抓捕手爪的熱環(huán)境試驗研究.pdf

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

2、度場分布。基于建立的溫度場，計算了電機軸在極限工作溫度下的軸向伸長。此外，充分考慮到環(huán)境溫度變化對軸承產(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，對比了電路板在自然對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。本文對電路板的元器件進行了

3、散熱設(shè)計，并用軟件模擬了引入散熱設(shè)計后電路板的溫度分布狀況；結(jié)果顯示這種散熱設(shè)計對改善電路板的散熱狀況起到了非常明顯的作用。
　　通過對抓捕手爪進行熱環(huán)境試驗，暴露其機械和電氣部分在熱環(huán)境下出現(xiàn)的故障，并對這些故障進行診斷和加以解決。在預(yù)定的溫度測試點下測試抓捕手爪的各項性能指標(biāo)，以確定溫度變化對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試，驗證了前述理論所推導(dǎo)的軸承預(yù)載荷對提高手爪性能有著較明顯的作用