對接與樣品轉(zhuǎn)移機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及動力學(xué)仿真.pdf

1、航天器交會對接是載人航天工程的一項關(guān)鍵技術(shù)。幾乎所有的載人航天使命中（如天地往返運輸、大型航天器的在軌裝配與長期營運、航天器在軌服務(wù)、太空救援、登月以及星際航行等），都要應(yīng)用交會對接技術(shù)。交會對接使命包括交會、對接、聯(lián)合飛行、分離以及分離后的軌道轉(zhuǎn)移等一系列任務(wù)，而對接機構(gòu)又在這一些列任務(wù)中扮演著重要的角色。本文以探月三期工程為研究背景，設(shè)計出滿足功能與性能指標(biāo)要求的對接機構(gòu)。
　　 首先，對國內(nèi)外的強碰撞式與弱碰撞式交會對接機

2、構(gòu)進行調(diào)研。根據(jù)對接與樣品轉(zhuǎn)移分系統(tǒng)技術(shù)要求對調(diào)研方案進行方案論證，最終得出較為適合探月三期工程任務(wù)要求的方案。依據(jù)探月三期對接與樣品轉(zhuǎn)移分系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)與性能指標(biāo)要求，對將要設(shè)計的對接與樣品轉(zhuǎn)移機構(gòu)的質(zhì)量特性、剛度與承載要求、功耗要求、工作時間、結(jié)構(gòu)輪廓尺寸等指標(biāo)進行規(guī)范。在此基礎(chǔ)上設(shè)計出符合各項指標(biāo)要求的對接與樣品轉(zhuǎn)移機構(gòu)。
　　 由于飛行器在發(fā)射和地月轉(zhuǎn)移過程中會出現(xiàn)較大的振動，為保證設(shè)計的機構(gòu)有足夠的強度與剛度并能避免自身

3、固有頻率接近火箭發(fā)射時的激勵頻率，需用Hypermesh、Nastran、Patran等有限元軟件對結(jié)構(gòu)模型進行抗力學(xué)適應(yīng)性分析。
　　 在完成對接機構(gòu)的有限元設(shè)計后，應(yīng)用空間閉合矢量（空間多邊形）方程對對接與樣品轉(zhuǎn)移機構(gòu)主動部分與被動部分的接觸點進行確定。然后運用牛頓—歐拉法分別建立對接過程各階段的動力學(xué)方程。
　　 在完成動力學(xué)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，為保證樣品轉(zhuǎn)移成功，整個模型需要進行動力學(xué)仿真。仿真前需對仿真環(huán)境與模型