末端执行器结构设计和仿真毕业论文.doc

末端执行器结构设计和仿真 不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.1.1 引言 1 1.1.2 背景需求 2 1.2 设计的主要研究内容 4 第2章 航天器捕获系统的末端执行机构 5 2.1 总体结构与主要工作构件 5 2.1.1 总体结构 5 2.1.2 机构组件及功能 8 2.2 末端执行机构主动装置结构概述 8 第3章 驱动系统步进电机的选择 9 3.1 工作原理 9 3.2 电机及选择 10 3.2.1 步距角的选择 10 3.2.2 静力矩的选择 10 3.2.3 电流的选择 11 3.2.4 步进电机的相数 11 3.2.5 力矩与功率换算 11 第4章 测控系统 13 4.1 测控系统组成 13 4.2 总体设计及待解决的问题 13 4.3 电子测控系统 13 4.4 计算系统 14 4.5 电机控制系统 14 第5章 丝杠的选择 17 5.1 进给滚珠丝杠副的轴向刚度 17 5.2 套筒的刚度 18 5.2.1 单套筒轴向刚度 18 5.2.2 带预压载荷的双套筒轴向刚度 18 5.3 支承轴承的刚度 19 5.4 套筒及轴承支承部件的刚度 20 5.5 进给滚珠丝杠副的扭转刚度 20 第6章 大平台位姿调整机构及其工作原理 23 6.1 大平台位资调整机构 23 6.2 被动装置结构概述 23 6.3 对接机构工作原理 23 结论 25 致谢 26 参考文献 27 附录 28 外文文献及翻译 28 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行绪论 课题背景 引言 随着21世纪世界航天事业的迅速发展和对太空探索的不断深入，未来将有大量的空间任务需要人类来完成，如卫星捕获回收、在轨装配维修等空间技术逐渐受到各国关注，各航天大国试图通过发展上述技术摆脱有限的运载能力对大型空间设施建设的制约、增强航天器的在轨自持能力和延长航大器的在轨寿命。在轨捕获技术是在轨服务（On-Orbit Servicing）技术当中的一项关键技术。在轨捕获（OOC，On-Orbit Capture）技术是指在有人或无人参与的情况下对空间目标实施抓捕的技术。早在20世纪7080年代，随着航天任务的不断拓展1984年美国首次以航天飞机为在轨平台，在宇航员参与的情况下，利用空间机械臂RMS成功捕获回收故障状态的“太阳峰年”卫星，这标志着在轨捕获技术首次应用到在轨服务领域。此后美国多次以航天飞机为平台、以空间机械臂为捕获手段完成了一系列卫星捕获及释放任务。在国际空间站上，宇航员完成大型空间结构的搬运和组装，协助完成航天飞机与空间站的对接和分离，以及在轨补充燃料或处理有害物体，完成日常维护、修理和检查任务。随着航天任务，各国航天机构逐渐意识到在轨捕获是在轨服务的一项重要技术基础，即对于大多数在轨服务操作而言，首先要解决操作目标的抓捕问题。当前在轨捕获技术仍然是航高技术领域当中的一项极具前瞻性和挑战性的课题表现出高度的关注，经开始对相关技术及应用前景进行探讨论证，在轨捕获技术已经成为航天高技术领域的一个研究热点，，，，，在近多年的空间开发历史中,人类最伟大的壮举是阿波罗计划的实施。1969年7月20日,阿波罗11号的阿姆斯特朗成为第一位在月球表面留下脚印的地球人。 美国NASA从1981年4月哥伦比亚号航天飞机起飞开始,共试飞多次,完成了各种试验任务。在这些试验中虽然航天飞机机械手系统(SRSM)或载人操纵部件(MMU)都和空间机器人相差很远,只不过是宇航员舱外活动(EVA)的辅助手段而已。但是NASA所进行的这些试验对将来空间机器人应完成的任务、性能,尤其对空间机器人和人的分工及未来发展方向指明了方向。自1981年美国初次完成航天飞机试飞行以来,已经完成了各种空间试验和作业,不但成功地捕获了故障卫星,而且进行维修后重新投放使用。同时通过试验,为在轨道上建造永久性基地即空间站打下了基础。但必须认识到宇宙空间所具有的强幅射线、超真空、高温差、微重力等恶劣环境,这些环境对人类来说是无法生存的。因此,宇航员的作业具有一定的危险性,在舱外作业效率无法保证。要想顺利地开发空间资源,不采用空间机器人技术是很难实现的。是一种自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，是能搬运物料、工件或操作工具以及完成其他各种作业的高精密机电一体化设备。工业机器人末端执行器装在操作机手腕的前端，是直接实现操作功能的机构。　　末端执行器因用途不同而结构各异，一般可分为三大类：机械夹持器、特种末端执行器、万能手(或灵巧手)。　　机械夹持器它是工业机器人中最常用的一种末端执行器。机械夹持器具备的