锥杆式对接机构对接过程动态特性有限元分析

综合考虑对接速度和对接角度在航天器对接过程中对锥杆式对接机构动态特性的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了锥杆式对接机构多体接触有限元模型。基于显式动力学有限元算法,采用全积分单元进行沙漏控制,通过调整单元密度和采用混合时间积分算法提高计算速度,对锥杆式对接机构进行动态特性分析,得出了对接机构在对接过程中的动态响应及结构体的应力波动。分析结果表明:对接机构的动态特性参数会随对接速度及对接角度的增加呈现递增趋势;锥杆式对接机构的锥孔尺寸会引起对接过程中机构动态特性发生显著变化。     

空间对接机构捕获锁优化设计

空间对接机构是实现航天器空间交会对接的关键系统。捕获锁作为对接机构的关键组成部件,具有实现两航天器间捕捉和释放的功能。其中的锁舌弹簧机构是典型的多体系统动力学机构,具有一定的设计难度。针对该问题,分析了锁舌运动规律,简化由分析力学建立的非线性微分方程组,建立了满足工程精度需求的数学模型;接着采用惩罚函数法和随机顺序配对机制改进标准遗传算法,并编制程序完成参数求解;随后应用ADAMS软件进行动力学仿真。捕获锁试验结果表明,捕获力显著减小,性能获得提高。所研制的捕获锁圆满通过了国内载人航天交会对接飞行试验,证明该产品优化设计工作获得了成功。     

空间站通用停靠机构设计及动力学分析

结合我国现有异体同构周边式对接机构的研究基础,对大通过范围通用停靠机构开展研究。首先,从空间站的基本任务需求出发,对国内外现有常用对接/停靠机构功能及适用范围进行了详细对比总结;其次,对雄/雌式停靠机构进行了详细设计,重点对导向组件、捕获锁组件等机构进行设计及原理分析;然后,建立了停靠机构接触过程数学模型,重点对停靠机构接触过程作用点的确定开展了研究,同时对停靠机构进行了多工况虚拟样机仿真分析;最后,对该停靠机构进行了模态分析,分析了停靠机构的固有频率和振型。通过上述分析验证了所设计机构模型的准确性,寻找了机构设计的薄弱点,并给出了解决方案,所研究成果为我国发展空间站停靠机构提供技术参考。     

对接转位机构末端抓手装置的创新设计

对接转位机构可以应用于大型空间站的构建,具有体积小、质量轻、成本低等优点.为满足我国将来空间站建设需要,应用功能分析法对对接转位机构末端抓手装置进行了自主创新设计.并在概念设计基础上,进行了工程化设计研发,为我国将来空间站建设进行了技术准备.     

"锥—杆"式对接机构接纳锥锥角设计方法研究

针对野外、太空等三维复杂环境下"锥—杆"式对接机构刚性对接情况,建立描述导向杆球头与接纳锥接触点受力情况的局部坐标系,并通过受力分析建立了接纳锥锥角关于对接角度的理论模型,得到了理想对接情况下接纳锥锥角取值范围的理论依据。结合摩擦自锁理论,提出了四步分割法,对对接空间进行划分,选取有效对接空间,得到对接角度取值范围随接纳锥锥角变化的函数关系。最后针对分别给定接纳锥预定锥角和对接角度预定范围的情况,阐述计算对应的对接角度理论取值范围和锥角取值的设计方法。     

自动卫星对接结构设计及关键参数研究

首先阐述了自动卫星对接机构的发展历史、结构组成与各部分的工作原理.在参考国外相关对接初始条件文献的基础上,根据捕获过程的位置关系对该对接机构进行设计,确定了结构锥半径等基准尺寸,按照几何关系和强度设计准则,设计了软轴和传动机构的关键参数;依据上述关键参数,基于三维建模软件CATIA建立了对接机构的几何模型,并完成了装配,检验了所提出的关键参数合理性.论文研究工作对我国自动卫星对接机构设计具有借鉴及参考意义.     

大容差空间合作目标捕获对接装置设计的研究

空间合作目标的捕获与对接技术是航天领域特别是空间在轨服务任务中一项关键技术,在役航天器的维修、补给,失效航天器的回收及离轨报废都与此紧密相关。介绍了一种基于空间连杆-柔性索捕获机构,与锥套-导引销对接定位形式的空间合作目标捕获对接装置的设计方案,可以实现大容差、较柔顺、高刚度、高可靠与6DOF精确定位的捕获对接动作,并建立任务星与目标星的电气连接与流体传输通道。通过对该装置的设计变量进行几何分析,为各参数的合理化设计提出思路,以达到更优秀的性能参数。     

空间对接超大型地面运动模拟器系统的基础问题研究

<正>突破空间对接技术是921载人航天工程二期的主要目的,对接机构的研制是实现航天器空间对接的关键。对接机构综合试验台是研制对接机构及其复杂动态对接过程的重大关键试验装备,空间对接超大型地面运动模拟器系统是其最重要的核心。国际上,只有美国和俄罗斯拥有地面模拟真实空间环境下对接动态过程的运动模拟器系统。目前,美国对接模拟系统已不能正常工作,俄罗斯对接模拟系统仍在正常运行,已为"礼炮号"、"和平号"空间站对接机构进行了大量的试验。但依赖     

柔性双补偿杆式动镜支撑机构的设计

对红外傅里叶变换光谱仪动镜支撑机构的核心部分—柔性铰链机构进行了研究.以柔性单补偿杆式机构为基体,设计出一种柔性双补偿杆式机构.利用有限元分析软件Patran和Nastran对其进行了模拟计算,并和目前国内最好的柔性单补偿杆式机构进行比较.然后,根据模拟计算得出的结构参数加工出简易实物,并对实物进行了实验测试及误差分析...     

面向空间软捕获的双模传动关节设计与仿真

星载抓捕机构在空间目标捕获任务中发挥着重要作用,然而空间捕获时的对接碰撞很容易导致抓捕机构失稳。针对空间捕获软对接问题,设计了一种双模传动软接触关节,既能实现双自由度刚性传动,同时可通过阻尼吸振实现空间六维碰撞的缓冲和卸载。在ADAMS仿真软件中建立单关节星载抓捕机构模型,通过空间单维和六维碰撞下的仿真研究,验证了软接触关节缓冲和卸载空间六维碰撞的原理及其对基座与关节稳定的有效性。进一步建立三关节星载抓捕机构模型,通过空间六维碰撞下的仿真试验,说明了双模传动软接触关节在多关节抓捕机构中应用的有效性。     

Design of an Automatic Autonomous Mini Prone-cone Microsatellite Docking Mechanism

The capability of docking, refueling, repairing, and updating microsatellites using automatic autonomous vehicles will be of significance critical value for design and operation of several space systems in the near feature. Automatic docking capability was successfully tested by many institutions such as National Space Development Agency in Japan, European Space Agency, National Aeronautics and Space Administration in USA, etc. However, there is still much more space for improvement of degree of automation during the process of docking with large deviations of the initial attitude. A novel automatic autonomous probe-cone docking mechanism used for microsatellite docking is proposed. This docking mechanism is designed according to the design indices such as miniaturization, degree of automation and automatic capture capability within large deviation of the initial attitude. On the basis of the virtual work principle, the dynamics modeling of the docking process is presented. The position of the contact point is then analyzed. Comprehensive system level simulation is conducted in the 13 kinds of typical operating conditions with the initial deviations. Capture performance is analyzed. The simulation results show that the docking mechanism can be smoothly captured within 2 s in all cases of large attitude deviation between the active and passive spacecrafts. A virtual prototype model of the docking mechanism is established through ADAMS for further verifying the correctness of the buffer parameter model and the autonomous docking capability. A laboratory platform is designed for on-the-ground experimental validation of the property of mini probe-cone docking mechanism. Repeated docking tests prove the proposed design of the mini probe-cone docking mechanism system for its high reliability, and automatic capture capability within large attitude range. The kinetic model of the docking capture process and the mechanism structure could provide some References for similar mechanism design of in-orbit spacecraft.     

混合驱动凸轮连杆机构的轨迹特性研究

介绍了混合驱动凸轮连杆机构的概念和意义，分析了混合驱动凸轮连杆机构的运动原理，推导出了计算公式。使用图解法对混合驱动的凸轮连杆机构的柔性空间作了分析，使用计算机仿真进行了验证，提出了轨迹设计原则。     

基于参数扰动的高速凸轮廓线动态设计

应用最优控制理论，提出以多设计点法来设计既有良好动态特性且抗参数扰动力强的凸轮轮廓曲线，并以实例验证了该方法的可行性。     

Two-dimensional PSD based automatic docking of self-reconfiguration modular exploration robot system

Based on the design of a docking mechanism, this paper thoroughly investigates the space automatic docking of self-reconfiguration modular exploration robot system （RMERS）. The method that leads robot to achieve space docking by using two-dimensional PSD is put forward innovatively for the median size robot system. At the same time, in order to enlarge the detecting extension and the precision of PSD and reduce its dependence on lighting signal, the PSD was remade by increasing the optical device over its light-sensitive surface. The emission board and LED light scheduling were designed according to docking arithmetic, and the operating principle of docking process was analyzed based on these. The simulation experiments were carried out and their results are presented.     

凸圆弧底从动件盘形凸轮机构压力角公式的推导

分析了F型和P型凸圆弧底摆动从动杆和直动从动杆盘形凸轮机构,系统地推导并得出了其系列压力角公式,为下一步研究按许用压力角综合该新型凸轮机构的基本尺寸课题奠定了理论基础。     

机械式缠绕机的三坐标机械联动控制分析

文中首次对机械式缠绕机实现三坐标机械联动控制进行了研究,提出了伸臂运动联动控制方案;并对控制参数进行了理论分析,确定了伸臂控制杆的有效长度和两固定挡块之间的有效距离计算方法,以及机构控制环链的布局方案;对伸臂控制丝嘴运动轨迹进行误差分析,提出了减小缠绕线型误差的调整方法.     

具有较大气隙的锥形螺旋血泵磁悬浮结构的设计与分析

提出了一种新型具有较大气隙的永磁体磁悬浮锥形螺旋血泵,介绍了永磁体磁悬浮血泵的基本结构.通过电磁场分析软件ANSYS建立永磁体血泵磁场模型,并对其内部磁场分布、前后导轮的轴向和径向悬浮力,以及转子的径向和轴向悬浮力进行了计算和分析.为锥形螺旋磁悬浮血泵的设计提供了理论依据.     

新型6-PRRS并联机器人工作空间与结构参数研究

针对一种新构型的6-PRRS并联机器人,研究了该机构中长杆、短杆、固定平台、动平台结构参数的变化对其工作空间的影响.根据此类并联机器人工作空间形状的特点,提出一种比较简便的工作空间大小比较方法.不同的结构参数对应于不同的工作空间,通过机构参数影响的分析,为此类并联机器人的应用与设计提供直接的依据.     

基于Hopkinson压杆试验的小钎杆动态应力特性研究

在对锥体连接钎杆和整体钎杆2种典型小钎杆的应力传播模型进行理论分析的基础上,通过Hopkinson压杆试验系统对这2种钎杆杆体中部和钎头端部进行了动态应力测试。测试结果表明:2种钎杆杆体中部应力幅值基本没有差异,但锥体连接钎杆接头处具有30%的应力波反射,而整体钎杆没有;整体钎杆钎头端部最大入射应力波幅值的平均值比锥体连接钎杆的相应均值高出23%,使得整体钎杆的凿速比锥体连接钎杆的要高,但其损坏更快,预期寿命只有锥体连接钎杆寿命的18%,故整体钎杆更适用于软岩钻孔作业,而锥体连接钎杆更适用于硬岩钻孔作业,该试验研究为技术人员如何选用钎杆提供了理论指导。