抓捕手爪的熱環(huán)境試驗研究.pdf

1、由于空間機器人高昂的成本以及在空間的難以維修性，在其發(fā)射之前都要進行地面的各種環(huán)境試驗，熱環(huán)境試驗也是其重要組成部分。本課題隸屬于國家863主題重點項目“XXX系統”，主要對系統中的重要結構抓捕手爪進行了熱環(huán)境試驗的研究。
　　本文首先著重討論了空間熱環(huán)境對抓捕手爪中的主要傳動機構——電機軸系部件的影響。根據傅立葉定理和熱力學第一定理，并通過電機軸的熱源分布以及在真空中的導熱形式建立了電機軸軸向的導熱微分方程，從而推導出電機軸的溫

2、度場分布。基于建立的溫度場，計算了電機軸在極限工作溫度下的軸向伸長。此外，充分考慮到環(huán)境溫度變化對軸承產生的影響，推導了軸承在空間熱環(huán)境中徑向工作游隙的改變量以及適合環(huán)境溫度范圍的軸承預載荷。
　　空間環(huán)境的特殊性對抓捕手爪的電氣系統的散熱性能也產生較大的影響。本文通過COMSOL軟件仿真，對比了電路板在自然對流和真空熱輻射兩種條件下不同的散熱情況。在真空中，僅通過熱輻射不足以使電路板具有良好的散熱性能。本文對電路板的元器件進行了

3、散熱設計，并用軟件模擬了引入散熱設計后電路板的溫度分布狀況；結果顯示這種散熱設計對改善電路板的散熱狀況起到了非常明顯的作用。
　　通過對抓捕手爪進行熱環(huán)境試驗，暴露其機械和電氣部分在熱環(huán)境下出現的故障，并對這些故障進行診斷和加以解決。在預定的溫度測試點下測試抓捕手爪的各項性能指標，以確定溫度變化對抓捕手爪工作性能產生的影響。最后，通過不同軸承預載荷下抓捕手爪的性能測試，驗證了前述理論所推導的軸承預載荷對提高手爪性能有著較明顯的作用