空间机械臂在航天工程中的应用越来越广泛,随着所执行任务难度的增加,对空间机械臂的运动精度提出更高的要求。由于空间机械臂在地面研制和调试,在太空工作,重力环境的改变直接影响空间机械臂的动态特性,在地面上装调好的机械臂能否在太空中正常运行已经成为研究人员关注的热点。以往的研究中,学者们通过在地面建立微重力环境来模拟微重力下空间机械臂的运动并获取空间机械臂的动态特性参数,由于地面重力场的干扰,模拟微重力环境所获取的空间机械臂动态特性参数并不能完全反映真实微重力情况下空间机械臂的动态特性。本文从重力角度对空间机械臂进行研究,通过分析重力对空间机械臂动态特性的影响,以求对模拟微重力空间机械臂试验给予指导意见,在重力影响空间机构运动行为的物理机制以及空间机械臂动力学建模方面给予建议。在研究重力对空间机械臂动态特性影响方面,本文主要考虑了两个因素,其一,在空间机械臂的地面调试阶段,如果重力场方向与机械臂关节转动的角速度方向夹角改变,该关节的动态特性参数也会发生相应变化;其二,空间机械臂的关节存在间隙,在重力与间隙综合作用下,空间机械臂的动态特性与微重力下含间隙的空间机械臂的动态特性也会不同。基于以上两点,本文以空间机械臂为研究对象,运用现代仿真方法对空间机械臂进行了动力学仿真分析,主要包括以下主要内容:首先,基于Pro/e建立了6自由度空间机械臂三维实体模型,并将虚拟样机导入ADAMS平台,通过ADAMS平台的动力学建模理论并且依据空间机械臂实际质量参数、物理特性以及相对运动情况建立了该空间机械臂的动力学仿真模型。其次,分析了不同重力场取向下无铰间隙空间机械臂的动态特性。对比了在重力方向与机械臂关节角速度方向夹角变化的情况下空间机械臂的动力学参数,总结了重力对空间机械臂动态特性的影响规律。最后,分析了不同重力场取向下含铰间隙的空间机械臂的动态特性。通过对比不同重力取向下与不同间隙值的情况下空间机械臂的动力学参数,总结了重力与运动副间隙综合作用对空间机械臂动态特性的影响规律。为空间机械臂轨迹跟踪的控制以及运动的稳定性提供了指导性意见。