抓捕手爪的熱環(huán)境試驗(yàn)研究.pdf

1、由于空間機(jī)器人高昂的成本以及在空間的難以維修性，在其發(fā)射之前都要進(jìn)行地面的各種環(huán)境試驗(yàn)，熱環(huán)境試驗(yàn)也是其重要組成部分。本課題隸屬于國(guó)家863主題重點(diǎn)項(xiàng)目“XXX系統(tǒng)”，主要對(duì)系統(tǒng)中的重要結(jié)構(gòu)抓捕手爪進(jìn)行了熱環(huán)境試驗(yàn)的研究。
　　本文首先著重討論了空間熱環(huán)境對(duì)抓捕手爪中的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——電機(jī)軸系部件的影響。根據(jù)傅立葉定理和熱力學(xué)第一定理，并通過電機(jī)軸的熱源分布以及在真空中的導(dǎo)熱形式建立了電機(jī)軸軸向的導(dǎo)熱微分方程，從而推導(dǎo)出電機(jī)軸的溫

2、度場(chǎng)分布?；诮⒌臏囟葓?chǎng)，計(jì)算了電機(jī)軸在極限工作溫度下的軸向伸長(zhǎng)。此外，充分考慮到環(huán)境溫度變化對(duì)軸承產(chǎn)生的影響，推導(dǎo)了軸承在空間熱環(huán)境中徑向工作游隙的改變量以及適合環(huán)境溫度范圍的軸承預(yù)載荷。
　　空間環(huán)境的特殊性對(duì)抓捕手爪的電氣系統(tǒng)的散熱性能也產(chǎn)生較大的影響。本文通過COMSOL軟件仿真，對(duì)比了電路板在自然對(duì)流和真空熱輻射兩種條件下不同的散熱情況。在真空中，僅通過熱輻射不足以使電路板具有良好的散熱性能。本文對(duì)電路板的元器件進(jìn)行了

3、散熱設(shè)計(jì)，并用軟件模擬了引入散熱設(shè)計(jì)后電路板的溫度分布狀況；結(jié)果顯示這種散熱設(shè)計(jì)對(duì)改善電路板的散熱狀況起到了非常明顯的作用。
　　通過對(duì)抓捕手爪進(jìn)行熱環(huán)境試驗(yàn)，暴露其機(jī)械和電氣部分在熱環(huán)境下出現(xiàn)的故障，并對(duì)這些故障進(jìn)行診斷和加以解決。在預(yù)定的溫度測(cè)試點(diǎn)下測(cè)試抓捕手爪的各項(xiàng)性能指標(biāo)，以確定溫度變化對(duì)抓捕手爪工作性能產(chǎn)生的影響。最后，通過不同軸承預(yù)載荷下抓捕手爪的性能測(cè)試，驗(yàn)證了前述理論所推導(dǎo)的軸承預(yù)載荷對(duì)提高手爪性能有著較明顯的作用