三棱柱單元構(gòu)架式可展開支撐臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、隨著航天科技的發(fā)展,空間可展開機(jī)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生,其中空間可展開支撐臂研究最早,應(yīng)用最為廣泛?？臻g可展開支撐臂作為一維線性體系,在太空探索任務(wù)中主要用來支撐太陽能展開帆板、太空望遠(yuǎn)鏡等有效載荷。隨著空間任務(wù)需求的多樣化,對支撐臂比剛度、比強(qiáng)度,可靠性的要求日益增高?？臻g支撐臂能否在空間順利展開,并保證足夠的剛度成為關(guān)系負(fù)載能否正常工作的關(guān)鍵因素。
　　本文研究一種三棱柱單元構(gòu)架式可展開支撐臂,該支撐臂具有高剛度、高強(qiáng)度、大折疊比等特點(diǎn)。

2、其單元為三棱柱桁架結(jié)構(gòu),通過棱邊的向內(nèi)折疊實(shí)現(xiàn)桁架單元的折疊。針對折疊臂展開鎖緊,本文提出了錐銷鎖緊方案,該鎖緊過程簡單可靠且能夠順利解鎖。對單元構(gòu)架式支撐臂的驅(qū)動結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。
　　建立不同剛度的力學(xué)模型并分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對支撐臂剛度的影響,給出三棱柱單元構(gòu)架式可展開支撐臂各節(jié)點(diǎn)的受力形式。同時(shí)運(yùn)用有限元法分析折疊臂各方向剛度,并將其特性輸入到整個(gè)支撐臂桁架中進(jìn)行靜力學(xué)分析。此外,對比分析拉索對支撐臂桁架剛度的影響。

3、
　　建立了運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)模型,詳細(xì)論述了支撐臂的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性。利用幾何法推導(dǎo)出支撐臂任一點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律,并對比分析了不同運(yùn)動輸入形式下支撐臂的運(yùn)動特性。針對支撐臂展開過程,求解出不同運(yùn)動輸入形式下驅(qū)動力矩的變化規(guī)律。支撐臂完全展開后為一靜定桁架,利用有限元法對支撐臂進(jìn)行模態(tài)分析,求出支撐臂各階固有頻率及其振型。
　　研制了支撐臂原理樣機(jī),對支撐臂折展功能進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。此外,分別對支撐臂進(jìn)行靜載、動力學(xué)試驗(yàn)分析。進(jìn)一步