空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)制動(dòng)器的研制與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著空間在軌服務(wù)技術(shù)的不斷發(fā)展，面向太空作業(yè)的空間機(jī)械臂已經(jīng)在國際空間站上得到成功應(yīng)用。作為機(jī)械臂安全保障設(shè)備的關(guān)節(jié)制動(dòng)器，其功能與性能直接關(guān)系到機(jī)械臂本體與末端負(fù)載的安全。制動(dòng)器工作在惡劣的太空環(huán)境中，本文針對(duì)空間環(huán)境提出了一套關(guān)節(jié)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與測(cè)試方法，并研制了一個(gè)可用于空間環(huán)境的機(jī)械臂關(guān)節(jié)制動(dòng)器。
　　首先，本文總結(jié)了國內(nèi)外工業(yè)制動(dòng)器與空間機(jī)械臂制動(dòng)器的研究現(xiàn)狀，概括了國內(nèi)外各類制動(dòng)器測(cè)試平臺(tái)與測(cè)試方法。
　　其次，本

2、文根據(jù)某空間機(jī)械臂的性能參數(shù)與工作環(huán)境明確了技術(shù)指標(biāo)，確定了盤式失電制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，選擇了制動(dòng)器各部件材料，并對(duì)其中關(guān)鍵零部件進(jìn)行了有限元校核，保證了安全性與可靠性。根據(jù)制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)了與之匹配的制動(dòng)器性能測(cè)試平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，建立了具有熱真空測(cè)試能力的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)了控制系統(tǒng)。
　　再次，結(jié)合現(xiàn)有電磁線圈設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)制動(dòng)器的關(guān)鍵零部件——電磁線圈。使用Ansoft Maxwell軟件對(duì)電磁線

3、圈參數(shù)進(jìn)行了二維穩(wěn)態(tài)與三維瞬態(tài)的有限元仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性與可靠性。并使用遺傳算法，對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行了線圈參數(shù)的優(yōu)化，降低了線圈的溫升值。
　　最后，在所設(shè)計(jì)的測(cè)試平臺(tái)上對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)性能進(jìn)行了測(cè)試與驗(yàn)證。針對(duì)電磁線圈進(jìn)行了電磁吸力測(cè)試與溫升測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電磁鐵設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求，可保證制動(dòng)器部件正常工作。針對(duì)制動(dòng)性能進(jìn)行了常溫常壓下的制動(dòng)力矩測(cè)試與熱真空條件下的制動(dòng)力矩測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制動(dòng)器在常溫常壓與空間環(huán)境下均可以