学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

带大惯量负载的空间驱动机构运动特性分析

作　者: 庞微
导　师: 陈文亮
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 大惯量驱动机构运动特性太阳电池阵刚柔耦合体
分类号: V414
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 50次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

空间驱动机构是空间飞行器机构领域的一个重要组成部分。随着我国航天技术的发展,对其设计方法和具体工程问题的研究也日渐深入,其中带有大惯量负载的空间驱动机构越来越多,如大型天线、大面积太阳电池阵、大型机械臂等。大惯量对这类空间飞行器设计的可靠性、安全性、寿命等方面带来了新的问题和挑战。因此,有必要研究带有大惯量负载的空间驱动机构运动特性。本文针对某型号空间太阳电池阵,研究该类大惯量负载对驱动机构运动特性的影响,对其结构的优化设计提供了有效参考。首先,分析太阳电池阵驱动机构在空间环境中的负载特性,构建了大惯量负载作用下的驱动机构受力模型。然后,建立太阳电池阵驱动机构的全刚性体模型,导入到ADAMS中,仿真在各种工况下系统的负载转速和负载力矩曲线,分析了刚性太阳电池阵对驱动机构运动特性的影响。考虑到太阳电池阵的柔性变形带来的影响,用有限元软件ANSYS对太阳电池阵进行模态分析,得到该太阳电池阵的前几阶模态频率及振型。最后,在ADAMS中建立刚柔耦合的模型,仿真在各种工况下驱动机构的负载转速和负载力矩曲线,并对系统的谐振频率进行仿真。本文通过全刚性体模型和刚柔耦合体模型的结果进行比较,发现刚柔耦合体模型的仿真结果更接近实际情况,系统的谐振频率可以通过改变扭转刚度值来调节。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-15
  1.1 空间驱动机构运动特性分析概述  12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 课题依据与论文结构  13-15
第二章大惯量负载  15-24
  2.1 引言  15-16
  2.2 空间干扰力矩  16-23
    2.2.1 参考坐标系  16-17
    2.2.2 各种空间干扰力矩及模型计算  17-23
  2.3 本章小结  23-24
第三章驱动机构运动特性分析方法的理论介绍  24-33
  3.1 引言  24
  3.2 多刚体动力学理论基础  24-28
    3.2.1 广义坐标的选取  24-25
    3.2.2 ADAMS 多刚体动力学方程  25-26
    3.2.3 动力学方程的求解  26-28
  3.3 模态分析理论  28-30
    3.3.1 动力学模型  29
    3.3.2 固有频率和主振型  29-30
    3.3.3 模态坐标和模态参数  30
  3.4 结构频率响应分析原理  30-32
    3.4.1 结构频率响应分析概述  30
    3.4.2 结构频率响应分析基本原理  30-32
  3.5 本章小结  32-33
第四章刚性体运动特性分析  33-39
  4.1 引言  33
  4.2 ADAMS 中全刚体模型的建立  33-35
    4.2.1 ADAMS 软件概述  33-34
    4.2.2 太阳电池阵驱动机构模型部件的ADAMS 描述  34
    4.2.3 模型中各个运动副的描述  34-35
  4.3 各种工况的动力学仿真  35-37
    4.3.1 正常跟踪工况的仿真  35-36
    4.3.2 快速捕获工况的仿真  36
    4.3.3 骤然停止工况的仿真  36-37
  4.4 本章小结  37-39
第五章太阳电池阵模态分析  39-49
  5.1 引言  39
  5.2 结构有限元法理论  39-41
    5.2.1 有限元法的基本概念  39-40
    5.2.2 有限单元基本类型  40
    5.2.3 基本动力学方程  40-41
  5.3 基于ANSYS 的结构分析  41-44
    5.3.1 ANSYS 结构分析模块  41-42
    5.3.2 ANSYS 结构分析过程  42-44
  5.4 太阳电池阵模态分析过程  44-48
    5.4.1 太阳电池阵有限元模型建立  44-45
    5.4.2 求解及其结果  45-48
  5.5 本章小结  48-49
第六章刚柔耦合体的运动特性分析  49-64
  6.1 引言  49
  6.2 中心刚性体加柔性体附件类航天器动力学方程  49-54
    6.2.1 系统Lagrange 函数  50-52
    6.2.2 柔性负载对刚性中心体的反作用力矩及求解  52-54
  6.3 刚柔耦合模型的建立  54-56
    6.3.1 Cai-Bampton 法和模态中性文件  54-55
    6.3.2 ADAMS 中刚柔耦合模型的建立  55-56
  6.4 刚柔耦合模型的动力学仿真  56-59
    6.4.1 正常跟踪工况的仿真  56-57
    6.4.2 快速捕获工况的仿真  57
    6.4.3 骤然停止工况的仿真  57-59
  6.5 刚柔耦合模型的谐振频率仿真  59-63
    6.5.1 振动模型的建立  59-61
    6.5.2 刚柔耦合模型的仿真结果  61-62
    6.5.3 修改参数后仿真结果  62-63
  6.6 本章小结  63-64
第七章总结与展望  64-65
  7.1 总结  64
  7.2 展望  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
在学期间的研究成果及发表的学术论文  69

带大惯量负载的空间驱动机构运动特性分析

内容摘要

全文目录

相似论文