大型繩索鉸接式可展開機構的展開性能分析與優(yōu)化設計.pdf

1、人類航天事業(yè)的發(fā)展對空間大型機構的要求愈發(fā)強烈,但限于發(fā)射技術和發(fā)射成本,目前還沒法將大型機構按原尺寸直接送上太空,為此空間可展開機構應運而生,這種大型機構在發(fā)射時折疊收攏,到軌后按計劃展開進行工作,服役期滿還能折疊回收。
　　本論文對可展開機構中的索桿機構進行研究,首次綜合設計了帶繩索的、鉸接式的、可展開折疊的、大型的、曲面的空間機構,推出了3種新型機構,并對從中選取典型進行了從機構到運動、從靜力學到動力學的分析以及優(yōu)化設計,精

2、心考量了它們零部件設計的一致性、可互換性和經(jīng)濟性原則,并比較總結了它們的可擴展性、折展性能、繩索布置方式、分析方法以及曲面構成方法。
　　本論文首先對剪式鉸構成的三棱臺機構、雙3R1S閉環(huán)共支鏈正曲率機構和雙5R1S閉環(huán)共支鏈負曲率機構進行機構綜合分析,用螺旋理論分析3R1S閉環(huán)機構的運動度,接著將基本單元進行大型的曲面擴展,用鋪地磚理論和曲面幾何理論研究此三種機構的曲面擴展并分析它們的折展性能。為了深入剖析機構特性,對三種基本單

3、元選典型進行分析,第一步是運動分析,用解析幾何法求解三棱臺機構的運動,用D-H表示法轉換坐標描述正曲率機構的運動,此步所得廣義坐標之關系為第四步動力學分析做準備;第二步是通過總結曲面構成方法解釋三種機構的由來,并進行關鍵的繩索布置討論,按驅動方式對繩索布置方式進行分類,給出具體的繩索布置模型;第三步是對布置繩索后的機構進行靜力學分析,求取展開穩(wěn)定后的受力關系和展開過程的受力關系,分別得到被動繩索預應力與電機驅動力;第四步是在不忽略慣性力