空间索杆铰接式伸展臂根部锁紧机构运动功能可靠性研究

摘要

作为应用最广的一维空间折展机构，空间伸展臂主要用来展开支撑定位空间有效载荷。根部锁紧机构用于在空间伸展臂完全展开后实现对其根部的定位和锁紧，保证其轴向刚度，对空间伸展臂系统的可靠稳定运行起着至关重要的作用。然而，由于工作环境的复杂性，其可靠性问题突出，以运动功能可靠性为甚。故对根部锁紧机构进行运动功能可靠性研究具有理论意义和工程应用价值。
　　以空间索杆铰接式伸展臂根部锁紧机构为对象，采用基于全任务剖面且兼顾失效相关性的机构可靠性分析方法，就研究对象进行系统的运动功能可靠性分析，具体内容包括：
　　（1）基于根部锁紧机构的工作原理，将其全任务剖面划分为锁定过程、锁紧状态和解锁过程，将锁定过程划分为启动阶段、运动阶段和定位阶段，解锁过程划分为启动阶段、运动阶段和解锁阶段，并确定各阶段可靠性建模及求解的依据。
　　（2）通过受力及动力学分析，对锁定过程各阶段分别进行可靠性建模，拟定技术参数并结合MATLAB求解各阶段的可靠度，进而依据简单界限法完成对根部锁紧机构锁定过程动作可靠性的评估。
　　（3）基于一次二阶矩理论，推导考虑失效模式相关时系统失效概率的计算模型，并通过MATLAB结合二阶窄边界理论对模型进行可行性验证；应用给出的计算模型，选取根部锁紧机构锁紧状态下主要失效模式，完成对根部锁紧机构锁紧状态的可靠度评估。
　　（4）对根部锁紧机构解锁过程启动阶段、运动阶段和解锁阶段分别进行可靠性建模，并结合一次二阶矩理论求解各阶段失效概率；建立根部锁紧机构解锁过程的动作可靠性模型，通过基于简单界限法的新算法求解此过程的动作可靠度，完成可靠性评估。
　　在拟定技术参数一致情况下，综合锁定过程、锁紧状态和解锁过程的可靠性分析知锁紧状态为根部锁紧机构全任务剖面的薄弱环节。为空间折展机构设计及可靠性研究提供参考和依据。

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1 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2 机构可靠性的研究现状

1.3 空间折展机构可靠性研究现状

1.4 本文的研究内容

2 机构运动功能可靠性基础理论

2.1 机构运动功能可靠性定义

2.2 机构运动功能可靠性模型

2.3 机构运动功能可靠度求解

2.4 本章小结

3 根部锁紧机构锁定过程运动功能可靠性分析

3.1 引言

3.2 根部锁紧机构锁定过程分析

3.3 锁定过程启动阶段可靠性分析

3.4 锁定过程运动阶段可靠性分析

3.5 锁定过程定位阶段可靠性分析

3.6 锁定过程可靠性建模与求解

3.7 本章小结

4 考虑失效模式相关性的根部锁紧机构锁紧状态可靠性分析

4.1 引言

4.2 二阶窄边界理论

4.3 考虑失效模式相关性的系统失效概率模型

4.4 考虑失效模式相关性的根部锁紧机构失效概率求解

4.5 本章小结

5 根部锁紧机构解锁过程运动功能可靠性分析

5.1 引言

5.2 解锁过程启动可靠性分析

5.3 解锁过程运动阶段可靠性分析

5.4 锁紧滑销解锁可靠性分析

5.5 解锁过程运动功能可靠度求解

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果和参与项目

致谢