【摘 要】
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指向机构作为空间望远镜、星载天线雷达等航天装备的重要组成部件,其动态特性与指向精度对航天装备的工作性能具有较大的影响。并联机构由于其刚度大、运动误差小等优点逐渐被应用于高精度指向机构的研发。在实际的机构中,连接相邻两构件的运动副间必然存在间隙,造成机构的振动、磨损,影响指向机构的定位精度等性能。因此,研究考虑运动副间隙的并联指向机构动力学性能与磨损特性,可以为高精度指向机构的研发提供一定的理论依据
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指向机构作为空间望远镜、星载天线雷达等航天装备的重要组成部件,其动态特性与指向精度对航天装备的工作性能具有较大的影响。并联机构由于其刚度大、运动误差小等优点逐渐被应用于高精度指向机构的研发。在实际的机构中,连接相邻两构件的运动副间必然存在间隙,造成机构的振动、磨损,影响指向机构的定位精度等性能。因此,研究考虑运动副间隙的并联指向机构动力学性能与磨损特性,可以为高精度指向机构的研发提供一定的理论依据。本文以新型3-RRCPR空间并联指向机构为研究对象,考虑三维转动副间隙,提出含间隙机构的动力学简化模型,研究三维转动副间隙与运动副磨损对机构运动误差和动力学特性的影响。论文主要研究内容如下:首先,根据3-RRCPR机构的结构特点建立整体机构的运动学约束方程,并基于拉格朗日乘子法建立3-RRCPR机构的理想动力学模型。通过Matlab对其理想动力学方程进行数值求解,利用Adams建立虚拟样机模型并对理论结果进行仿真验证。其次,考虑转动副的径向间隙与轴向间隙,建立三维间隙转动副模型。将理想动力学模型与间隙转动副模型和接触力模型结合,得到含间隙3-RRCPR机构动力学模型。利用Matlab对其求解,并与Adams仿真结果对比,验证间隙动力学模型的合理性。改变仿真参数,分析不同间隙值、不同驱动频率、不同负载与不同间隙数量对机构动力学响应的影响。最后,基于Archard磨损模型,建立含三维间隙转动副的3-RRCPR机构磨损模型,利用Matlab计算求得磨损深度。将间隙轴套三个接触面的磨损深度叠加,得到间隙转动副径向与轴向的间隙变化,并基于磨损后的转动副间隙,计算并分析考虑磨损的3-RRCPR机构的动力学特性。
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