对接机构动力学仿真.pdf

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1、上海航天第28卷2011年第6期AERoSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2011)06—0017-06对接机构动力学仿真时军委。，徐峰。，胡雪平，肖余之(1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2．上海市空间飞行器机构重点实验室，上海201108)摘要：以神舟飞船的对接机构为研究对象，介绍了不同研制阶段仿真的任务规划，给出了研究中的对接机构仿真分析的捕获缓冲参数设计、数字样机、对接过程动力学仿真评估、试验验证与模型修正，以及对接动力学试验等。关键词：对接机构；动力学仿真

2、；虚拟样机；试验中图分类号：V526文献标志码：ADockingMechanismDynamicSimulationSHIJun-wei一，XUFeng。，HUXue—ping。XIAOYu—zhi。(1．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China；2．ShanghaiKeyLaboratoryofSpacecraftMechanism，Shanghai201108，China)Abstract：

3、ThemissionplanningduringvariousresearchphasewasgivenoutwhilethedockingmechanismofShenzhouspaceshipwasservedastheresearchtargetinthispaper．Thecaptureandcushionparameterdesign，digitalvirtualprototype，verificationofdockingdynamicsimulation，testingandmodelmodi

4、fication，anddockingdynamicstestwerepresented．，、Keywords：Dockingmechanism；Dynamicsimulation；Virtualprototype；Test0引言驱动组合六个功能单元。其中：对接环由3个导向我国的载人航天二期工程将突破交会对接技术板和1个环体组成，主要起导向消除主被动环初始偏差的作用；捕获锁在两环体重合过程中实现两对作为关键技术，其中对接机构构型采用异体同构周边内翻式_1]。异体同构周边内翻式对接机构可分为接环的连接；丝杠联

5、系机构由1对滚珠丝杠副和丝杠联系机构组成，单轴弹簧机构、电磁阻尼器各自分主动和被动两部分，主动部分有可移动的对接环、对别通过锥齿轮与丝杠联系，丝杠联系组合的功能是接框和对接锁系，被动部分由不可移动的对接环、对分管对接环横向、滚转方向的运动自由度和缓冲性接框和对接锁系等组成。对接环、捕获锁等称为捕能；丝杠安装组合提供6根丝杠的安装、摆动及向差获缓冲机构，对接框和对接锁系称为连接密封机构。对接过程中通过主、被动对接环及捕获锁实现捕获动组合的运动传递；差动组合由3个相互嵌套的差动器和部分中间传动轴组成，双轴弹簧机

6、构装于其缓冲，通过对接锁系和对接框实现连接与分离。两中2个差动器中，差动组合对丝杠联系组合的输出飞行器对接过程的动力学主要取决于对接机构的捕进行差动，提供对接环偏航、俯仰方向的自由度和缓获缓冲系统_1]。冲性能；丝杠联系组合与差动组合间由中间弹簧机对接机构的捕获缓冲系统主要包括对接环、捕构联系；主驱动组合前装有自动调整摩擦制动器和获锁、丝杠联系组合、丝杠安装组合、差动组合和主始端弹簧机构，它们与中间弹簧机构提供对接机构轴向的缓冲性能。由此，6个功能单元相互配合实收稿日期：201卜O9—21；修回日期：201

7、1一l1—15现控制对接环6个自由度的运动，并具缓冲阻尼基金项目：上海科学技术委员会资助项目(06DZ22105)功能。作者简介：时军委(1976一)，男，高级工程师，主要研究方向为对接机构动力学仿真技术。空间对接时，两飞行器以一定的相对速度接近，上海航天AEROSPACESHANGHAI第28卷2011年第6期直至主、被动对接环相互碰撞、捕获，随后缓冲相对参数设计结运动的能量等，是一典型的复杂动力学过程]。在果：9个弹簧两飞行器对接过程中，对接机构缓冲系统的性能直参数，预紧力计输入；l与刚度；3个否接关系

8、空间对接的成败，须采用针对性的仿真与试阻尼器参数，验技术研究对接过程中的动力学问题，保证对接机；初始条件；卜-{I工日匕阻尼器系数与荷与结构行lI；最高转速；1构的设计能满足在轨对接任务[3]。限制I1T个摩擦制动是器，打滑力矩基于仿真先行的理念，本文对我国神舟飞船对与转速；传动接机构研制中对接机构的捕获缓冲参数设计、数字比参数样机、对接过程动力学仿真评估、试验验证与模型修对接机构组正，以及对接动力学试验等仿真进