開題報告-空間在軌重復(fù)鎖緊釋放機構(gòu)的設(shè)計

開題報告學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)課題名稱一種空間在軌重復(fù)鎖緊釋放機構(gòu)閱讀文獻情況國內(nèi)文獻15篇開題日期2020/03/25國外文獻5篇開題地點機械樓714一、文獻綜述與調(diào)研報告：（闡述課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，本課題研究的意義和價值、參考文獻）1.1空間在軌重復(fù)鎖緊機構(gòu)的特點（1）產(chǎn)品的精度高，可以完成在各種空間操作平臺在軌無沖擊釋放精度有效載荷的任務(wù)。（2）操控性好，成本低，重復(fù)利用率高，與傳統(tǒng)的一次性鎖緊技術(shù)和火工解鎖裝置相比，其可以滿足在天地往返系統(tǒng)對所運輸?shù)拇蟪叽?、重載物資的鎖緊-釋放-再鎖緊的需求，在航空航天領(lǐng)域具有重大作用。（3）穩(wěn)定性強、沖擊力小，與傳統(tǒng)爆炸螺栓與火工切割器等火工裝置相比，它的鎖緊-分離-鎖緊并不會產(chǎn)生巨大的沖擊，不會對空間操作平臺的姿態(tài)和精度控制產(chǎn)生影響。（4）結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，這機構(gòu)由鎖緊耳軸機構(gòu)、壓緊鎖鉤機構(gòu)、鎖緊底座機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)和驅(qū)動齒輪機構(gòu)交叉布置，能夠使被固定物的所有自由度完全被限制。1.2空間在軌重復(fù)鎖緊釋放機構(gòu)的現(xiàn)狀當(dāng)前,世界上越來越多的國家致力于發(fā)展航天技術(shù),我國載人空間站的建設(shè)也已經(jīng)啟動,有大量空間結(jié)構(gòu)需要搭建與維護,而機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計屬于這一重要技術(shù)領(lǐng)域。空間機械臂、末端執(zhí)行器、臂間連接器以及更換裝置等機構(gòu)優(yōu)化技術(shù)將發(fā)揮重要的作用,其中空間鎖緊釋放連接器的優(yōu)化設(shè)計研究具有十分重要的理論研究意義和實際應(yīng)用價值。人類在太空的活動越來越多，需要完成大量的空間操作任務(wù)，如衛(wèi)星的捕捉、釋放、回收和維修，空間垃圾的清理，科學(xué)實驗載荷的照料，星球表面探測等等，如此眾多的危險工作不能僅靠宇航員去完成，因而空間大型機械臂、末端工具更換裝置等空間機械人技術(shù)將發(fā)揮重大作用，所以空間機械臂將起到很大的作用，而作為空間機械臂的執(zhí)行部件，鎖緊機構(gòu)發(fā)揮著重要的作用，空間機械臂鎖緊機構(gòu)要求工作穩(wěn)定、可靠，該鎖緊機構(gòu)能否可靠工作直接關(guān)系到空間機械臂能否完成預(yù)期任務(wù)。1.3空間在軌重復(fù)鎖緊釋放機構(gòu)的發(fā)展趨勢20世紀70年代，美國率先提出了在宇宙空間利用機器人系統(tǒng)的概念，旨在通過機器人的引用進行設(shè)備的組裝、回收、維修以及在及其惡劣的空間環(huán)境下完成一些人類難以完成的艙外活動。目前，空間機器人研究主要集中在衛(wèi)星、航天飛機以及國際空間站上的空間機械臂。加拿大和美國一直在該研究領(lǐng)域處于世界先進水平，自從1981年哥倫比亞航天飛機在外空首先使用機械臂以來，此機構(gòu)承擔(dān)了多次外太空精確操作任務(wù)。航天技術(shù)的發(fā)展，空間機械臂起到非常重要的作用，而重復(fù)鎖緊釋放機構(gòu)也是其主要部分，由此可見其流行的趨勢。且近年來，隨著空間站建設(shè)與空間探測技術(shù)的發(fā)展，天地往返系統(tǒng)對所運輸?shù)拇蟪叽?、重載物資的鎖緊一釋放一再鎖緊需求日益強烈，各種空間操控平臺在軌無沖擊釋放精密有效載荷的任務(wù)要求也越來越多。因此，原有的一次性鎖緊技術(shù)和火工解鎖裝置己經(jīng)無法滿足當(dāng)前和未來空間任務(wù)的要求。近些年來很多國外研究機構(gòu)都在開展可重復(fù)鎖緊機構(gòu)的設(shè)計與研究，由此可見關(guān)于空間鎖緊釋放連接器的在將來的運用尤其是航天航空領(lǐng)域方面將起到至關(guān)重要的作用。1.4空間在軌重復(fù)鎖緊釋放機構(gòu)的意義和價值航天技術(shù)發(fā)展和航天工業(yè)的產(chǎn)生基礎(chǔ)雖然是強烈的政治需求和軍事需求，同時隨著衛(wèi)星等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，也取得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。目前以發(fā)射的航天器廣泛用于對地觀察、通信廣播、氣象預(yù)測等方面。因此世界上越來越多的國家致力于發(fā)展航天技術(shù)，其中也包括機構(gòu)的優(yōu)化與應(yīng)用，空間在軌重復(fù)鎖緊機構(gòu)就屬于這一重要技術(shù)領(lǐng)域。其中在航空航天領(lǐng)域，航天器與有效載荷的連接分離大多采用爆炸螺栓與火工切割器等火工裝置，雖然具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等特點，但無法實現(xiàn)在軌重復(fù)鎖緊功能，同時火工分離產(chǎn)生的巨大沖擊對空間操控平臺的姿態(tài)和精度控制均產(chǎn)生嚴重影響。目前，美國和日本圍繞空間站"希望號"節(jié)點艙外暴露平臺建設(shè)及貨物轉(zhuǎn)移運輸要求，先后開展了可重復(fù)鎖緊機構(gòu)的設(shè)計與研究，并經(jīng)過了航天飛機和運載火箭的飛行驗證，證實其設(shè)計的有效性和可靠性。在我國，盡管近年來在航天器連接與分離機構(gòu)領(lǐng)域的研究取得了諸多技術(shù)成果和工程應(yīng)用，但針對在軌應(yīng)用的大承載低沖擊重復(fù)鎖緊釋放機構(gòu)的研究尚未開展，而且現(xiàn)有的鎖緊釋放機構(gòu)存在不可重復(fù)使用，且釋放過程中沖擊過大的問題。因此如若能解決此問題，我國的航天航天事業(yè)必會向前邁出巨大的一步。2.參考文獻：潘冬.空間柔性機械臂動力學(xué)建模分析及在軌抓捕控制[D].孫海霞,范瑞祥.星箭包帶鎖緊裝置分離過程動態(tài)包絡(luò)的動力學(xué)仿真[J].導(dǎo)彈與航天運載技術(shù),2004(04):15-18.特能213所兩型火工裝置助力“一箭五星”[J].中國軍轉(zhuǎn)民,2018(12):88.程靖.空間機器人捕獲航天器過程動力學(xué)演化分析與其后控制系統(tǒng)設(shè)計[D].2017.王剛.壓力傳感器校準和測控系統(tǒng)研究[D].四川大學(xué),2005.濮良貴紀名剛主編《機械設(shè)計》高等教育出版社2005.陳修龍,姜帥,賈永皓,余神合.基于工程軟件的“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程設(shè)計實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2020,18(02):53-57.HuaiyuanW.TheEffectofSelf-AssemblyModifiedPotassiumTitanateWhiskersontheFrictionandWearBehaviorsofPEEKComposites[J].Wear,2010,269.[10]PatilA,AudsleyN.AnEfficientPageLock/ReleaseOSMechanismforOut-of-CoreEmbeddedApplications[C]//IEEEInternationalConferenceonEmbedded&Real-timeComputingSystems&Applications.IEEE,2007.[11]PatilA,AudsleyN.AnEfficientPageLock/ReleaseOSMechanismforOut-of-CoreEmbeddedApplications[C]//2007.[12]鄧雅.空間機械臂建模及軌跡跟蹤控制方法研究[D].2014.[13]姚威.空間大負載柔性機械臂軌跡跟蹤策略研究[D].北京郵電大學(xué),2013.[14]張慧芳,鄧宗全,吳湘,etal.機械臂鎖緊-釋放機構(gòu)解鎖過程運動分析[J].機械工程師,2006(07):54-56.[15]張慧芳.空間機械臂鎖緊裝置設(shè)計與分析[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué).[16]田士濤,吳清文,賀帥,etal.空間機械臂鎖緊機構(gòu)等效線性化分析及驗證[J].光學(xué)精密工程,2016,v.24(03):130-139.[17]機械臂鎖緊-釋放機構(gòu)解鎖過程運動分析KinematicAnalysisofreleasingprocessofLocking-releasingMechanismforRoboticArm[18]李相宇.基于形狀記憶復(fù)合材料的鎖緊釋放機構(gòu)設(shè)計與試驗研究[D].[19]GabeleL.Lockandreleasemechanismforasternalclamp[J].ASecondPositionDesignatedAstheClosingStatus&Shownin,2013.[20]HarveyD.Lockreleasemechanismforfoldablewalkersandrollators[J].2010.二、本課題的基本內(nèi)容，預(yù)計解決的難題本課題以空間鎖緊裝置為研究對象，通過分析鎖緊機構(gòu)的功能，擬定并優(yōu)化傳動方案，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，虛擬裝配，在此基礎(chǔ)上生成二維裝配圖及二維零件圖。閱讀相關(guān)中文與英文文獻若干篇，并完成英文資料的翻譯；鎖緊裝置的方案選型、優(yōu)化，機構(gòu)設(shè)計；三維鎖緊裝置各零部件的建模與裝配；鎖緊裝置的運動模擬及分析；二維總裝圖、零件圖、三維裝配圖三、課題的研究方法、技術(shù)路線1.學(xué)習(xí)和借鑒國內(nèi)外產(chǎn)品已有技術(shù)；2.查找相關(guān)資料并閱讀，初步擬定機構(gòu)方案，并進一步優(yōu)化，并最終確定結(jié)構(gòu)方案；3.根據(jù)任務(wù)書要求和原始資料進行初步的計算；4.計算并設(shè)計傳動部分的主要零部件；5.利用三維軟件對零件進行建模并裝配；6.生成裝配二維圖和零件二維圖；四、進度計劃起訖日期工作內(nèi)容3.4～3.10明確設(shè)計內(nèi)容，利用網(wǎng)絡(luò)、圖書等資源查找資料，翻譯英文文摘；3.11～3.17了解鎖緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、原理等；資料分析與整理，準備開題報告；3.18～3.25資料分析與整理，完善開題報告；3.26～4.15熟悉設(shè)計軟件、對鎖緊機構(gòu)的若干細節(jié)進行設(shè)計，如傳動部分、進給部分等；4.16～4.26草繪圖紙，并繪制裝配圖；4.27～5.10確定標(biāo)準件，修改前期錯誤，選擇電機，確定主軸等零部件的配合；5.11～5.20繪制零件圖；用三維建模對零部件進行實體造型；5.21～5.28生成二維裝配圖、零件圖并修改完善；5.29～6.7檢查整個設(shè)計過程，提交畢業(yè)設(shè)計資料，進行畢業(yè)答辯。指導(dǎo)教師評語