三棱柱單元構架式可展開支撐臂結構設計與分析.pdf

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

2、其單元為三棱柱桁架結構,通過棱邊的向內折疊實現桁架單元的折疊。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。對單元構架式支撐臂的驅動結構、總體結構進行了詳細設計。
　　建立不同剛度的力學模型并分析結構參數對支撐臂剛度的影響,給出三棱柱單元構架式可展開支撐臂各節(jié)點的受力形式。同時運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支撐臂桁架中進行靜力學分析。此外,對比分析拉索對支撐臂桁架剛度的影響。

3、
　　建立了運動學及動力學模型,詳細論述了支撐臂的運動學和動力學特性。利用幾何法推導出支撐臂任一點的運動規(guī)律,并對比分析了不同運動輸入形式下支撐臂的運動特性。針對支撐臂展開過程,求解出不同運動輸入形式下驅動力矩的變化規(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,對支撐臂折展功能進行了試驗驗證。此外,分別對支撐臂進行靜載、動力學試驗分析。進一步