空間機械臂關(guān)節(jié)制動器的研制與實驗研究.pdf

1、隨著空間在軌服務(wù)技術(shù)的不斷發(fā)展，面向太空作業(yè)的空間機械臂已經(jīng)在國際空間站上得到成功應(yīng)用。作為機械臂安全保障設(shè)備的關(guān)節(jié)制動器，其功能與性能直接關(guān)系到機械臂本體與末端負(fù)載的安全。制動器工作在惡劣的太空環(huán)境中，本文針對空間環(huán)境提出了一套關(guān)節(jié)制動器的設(shè)計與測試方法，并研制了一個可用于空間環(huán)境的機械臂關(guān)節(jié)制動器。
　　首先，本文總結(jié)了國內(nèi)外工業(yè)制動器與空間機械臂制動器的研究現(xiàn)狀，概括了國內(nèi)外各類制動器測試平臺與測試方法。
　　其次，本

2、文根據(jù)某空間機械臂的性能參數(shù)與工作環(huán)境明確了技術(shù)指標(biāo)，確定了盤式失電制動器的結(jié)構(gòu)形式。同時，選擇了制動器各部件材料，并對其中關(guān)鍵零部件進行了有限元校核，保證了安全性與可靠性。根據(jù)制動器的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計了與之匹配的制動器性能測試平臺。在實驗室現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，建立了具有熱真空測試能力的實驗平臺，并設(shè)計了相應(yīng)了控制系統(tǒng)。
　　再次，結(jié)合現(xiàn)有電磁線圈設(shè)計方法，設(shè)計制動器的關(guān)鍵零部件——電磁線圈。使用Ansoft Maxwell軟件對電磁線

3、圈參數(shù)進行了二維穩(wěn)態(tài)與三維瞬態(tài)的有限元仿真，驗證了設(shè)計的合理性與可靠性。并使用遺傳算法，對制動器進行了線圈參數(shù)的優(yōu)化，降低了線圈的溫升值。
　　最后，在所設(shè)計的測試平臺上對制動器的制動性能進行了測試與驗證。針對電磁線圈進行了電磁吸力測試與溫升測試實驗。實驗結(jié)果表明電磁鐵設(shè)計符合設(shè)計要求，可保證制動器部件正常工作。針對制動性能進行了常溫常壓下的制動力矩測試與熱真空條件下的制動力矩測試。實驗結(jié)果表明，制動器在常溫常壓與空間環(huán)境下均可以