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卫星天线双轴驱动机构定位精度分析

作　者: 张慧博
导　师: 王兴贵
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 双轴驱动机构定位精度关节间隙误差分析动力学仿真
分类号: V443.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

定位精度是衡量卫星天线双轴驱动机构使用寿命的重要指标,随着卫星技术向长寿命、高可靠性的方向发展,保证和提高驱动机构定位精度成为系统设计与分析时必须考虑的主要问题。本文以某型卫星天线双轴驱动机构为研究对象,主要从静态的误差分析和动态的运行稳定性分析两方面入手,深入分析关节间隙对驱动机构定位精度影响规律。首先,对卫星天线双轴驱动机构进行误差分析,从结构上分析了关节间隙的来源,及其对执行末端定位精度的影响。并通过灵敏度分析,将关节间隙按精度等级分类。给出了提高驱动机构定位精度的指导意见。然后,建立关节间隙的动力学模型,利用非线性等效弹簧阻尼模型建立法向接触力模型,采用库仑摩擦模型建立切向摩擦力模型。同时,建立并验证了卫星天线双轴驱动机构虚拟样机,并将关节间隙模型嵌入到虚拟样机中,建立了含间隙的卫星天线双轴驱动机构虚拟样机。在此基础上,通过理论分析,并结合动力学仿真,从关节间隙模型固有特性和驱动机构动力学特性两方面入手,分析关节间隙对执行末端运行稳定性的影响。对影响规律进行分析,最终给出保证运行稳定性的指导意见,也为驱动机构寿命预测与可靠性分析提供参考数据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题来源  8
  1.2 课题研究的背景和意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-13
    1.3.1 卫星天线双轴驱动机构发展现状  9
    1.3.2 误差分析研究现状  9-10
    1.3.3 含间隙机构动力学研究现状  10-13
  1.4 主要研究内容  13-15
第2章双轴驱动机构误差分析  15-29
  2.1 双轴驱动机构简介  15-17
    2.1.1 驱动机构工作原理及结构简介  15-16
    2.1.2 驱动机构广义变换矩阵建立  16-17
  2.2 关节间隙误差分析  17-20
  2.3 执行末端位姿误差分析  20-28
    2.3.1 微分变换矩阵的建立  20-22
    2.3.2 关节间隙对执行末端的影响  22-24
    2.3.3 灵敏度分析  24-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章双轴驱动机构动力学建模与虚拟样机建立  29-38
  3.1 关节间隙动力学模型  29-32
    3.1.1 关节间隙的描述  29-31
    3.1.2 关节间隙动力学模型  31-32
  3.2 双轴驱动机构虚拟样机建立  32-34
  3.3 双轴驱动机构虚拟样机校验  34-36
  3.4 含间隙双轴驱动机构虚拟样机建立  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章双轴驱动机构间隙模型固有特性分析  38-48
  4.1 接触碰撞模型非线性固有频率计算  38-40
  4.2 等效弹簧刚度对固有频率的影响分析  40-44
    4.2.1 结构尺寸对固有频率的影响分析  41-42
    4.2.2 材料特性对固有频率的影响分析  42-44
  4.3 间隙对固有频率的影响分析  44-45
  4.4 转速对固有频率的影响分析  45-47
  4.5 本章小结  47-48
第5章双轴驱动机构动力学特性分析  48-60
  5.1 关节间隙对驱动机构动力学特性影响  48-51
  5.2 间隙大小对动力学特性的影响  51-54
  5.3 运动副间隙磨损分析  54-56
    5.3.1 磨损数学模型  54-55
    5.3.2 关节磨损规律分析  55-56
  5.4 磨损间隙对定位精度的影响  56-59
    5.4.1 磨损间隙对位置精度的影响  56-57
    5.4.2 磨损间隙对关节间隙模型固有频率的影响  57-58
    5.4.3 磨损间隙对动力学特性的影响  58-59
  5.5 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-67
攻读学位期间发表的学术论文  67-69
致谢  69

卫星天线双轴驱动机构定位精度分析

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