基于空间多面体向心机构的伸展臂设计研究

空间多面体向心机构是一类特殊空间可展机构,这类机构一般成球形或多面体形状,具有高度的对称性,通过铰链关节运动可以实现多面体机构的展开/收拢运动.本文在其结构和运动特点分析的基础上,进一步提出一种新型六面体机构.该机构由4个4腿运动链和一个十字滑块机构组成.利用螺旋理论对这种机构作自由度和奇异性分析.将这种机构运用于伸展臂的设计中,提出一种新型同步展开/收拢伸展臂机构,该机构的自由度是1.对这种伸展臂机构的运动学和动力学进行研究,推导出了其运动学和动力学方程,这有助于此伸展臂的分析设计,最后将理论计算结果与ADAMS计算结果进行比较,验证了运动学和动力学方程的正确性.本文的研究成果在航天领域有较好的应用前景.     

空间可展开三棱柱伸展臂设计与优化

空间伸展臂作为空间折展机构中形式最丰富、研究最早、应用最广泛的一维空间折展机构,其主要作用是展开柔性太阳能帆板,支撑网状天线、合成孔径雷达、太空望远镜等。以三棱柱式伸展臂为研究对象,对伸展臂的展开方式和几何参数进行设计分析。基于几何非线性有限元理论,建立含空间桁架及预应力绳索的可展开伸展臂单元模型,然后建立含多可展开单元的大型伸展臂的几何非线性动力学模型。通过Matlab编程计算伸展臂的基频,得到影响伸展臂基频的关键因素,并以伸展臂的基频为优化目标,质量为约束条件,采用遗传算法对伸展臂进行优化设计。研制可展开三棱柱伸展臂样机,对伸展臂进行折展功能及参数优化设计验证试验。结果表明所设计的三棱柱伸展臂可顺利折展,所做的优化设计有效可行。通过该方法可以对特定任务需要的伸展臂进行优化设计,在满足约束条件的情况下,达到基频最高,对伸展臂的设计提供参考。     

薄壁管状空间伸展臂技术综述

介绍了可收拢管状伸展臂(STEM)和可盘卷管状伸展臂(CTM)这两类薄壁管状空间伸展臂的工作原理,并调研了国内外基于该类伸展臂的典型应用,如空间并联机构、可展天线、太阳帆展开机构等。总结分析了薄壁管伸展臂结构与机构设计、仿真分析与试验、成型工艺等关键技术,并对我国在该技术领域的发展提出了开展新型展开机构研究、开展全面地仿真分析与试验、开展薄壁管基材研究、开展成型工艺研究等建议。     

伸展臂根部锁定机构的设计与运动分析

分析了一维伸展臂完全展开后与承栽筒之间的稳定锁定机构的设计原理,提出了能够实现无独立驱动动力源的锁紧原理,确定了根部锁紧机构采用双滑块伸缩连杆锁紧机构.通过分析,使伸展臂的根部锁紧机构简化为一种带弹簧的双滑块机构.首先根据此机构的运动分析,利用拉格朗日方程获得了滑块2(水平移动滑块)的位移和速度表达式.通过编程来分析验证理论分析的正确性,又进一步通过分析滑块2的运动对弹簧刚度和连杆的长度进行了确定.     

空间伸展臂的根部锁紧机构研究

根据空间伸展臂的结构和功能,提出了一种双滑块伸缩连杆形式的锁紧结构,在伸展臂完全展开后实现对其根部的锁紧和定位,并结合伸展臂的结构和工作原理,对锁紧机构进行了设计。通过相关的的受力分析,确定了轴向增力结构的尺寸关系和锁紧滑块的锥角和导向长度。锁紧机构能够简单有效地完成空间伸展臂的锁紧和定位功能,相应的结构尺寸也为其功能的实现提供了进一步的保障。     

空间展开机构设计及其动力学分析

随着航天事业的发展,越来越多的宇航工程中会应用一些大型的在轨机构,以满足不同的任务需求,本文设计了一种可应用于航天器太阳翼的圆形空间展开机构。主要包括同步机构的设计、自锁铰链的设计以及驱动机构的设计,最后基于Adams以及RecurDyn两种多体动力学仿真软件分别对本文所设计的驱动机构和四单元扇形空间展开机构进行了动力学仿真,结果表明本文所设计的空间展开机构可实现多级展开,并具有展开的可靠性和可控性。     

航天器新型伸展机构的设计研究

由于空间飞行任务复杂性和多样性的要求,往往要求航天器具有快速变轨的能力,快速变轨机动过程中的过载,可能导致容易产生大挠度的太阳能帆板发生振颤,扭曲,最终影响姿态控制或结构.对太阳能帆板的关键部分伸辰机构进行研究,通过国内外伸展机构的调研,设计了两种新型机构并分别对其的可行性进行对比,为以后的机构设计做出了相应参考.     

省力弹簧储能机构的设计研究

本文针对高压真空短路器的弹簧操动机构的工作要求,探讨了高压断路器弹簧操动机构中储能机构的设计问题。所设计的储能机构实质上是一棘轮机构,为使整个机构结构紧凑,手动、电动两套储能机构的棘爪互为止动棘爪。同时储能机构的设计中,还加入了帮助电机推动棘轮转动的省力弹簧,可使储能电机功率减小。通过分析,得出了互为止动棘爪的棘轮机构棘爪的配置结果,以及储能机构中储能电机功率的确定方法。     

铁钻工平行四边形伸展机构动力学特性分析

铁钻工在伸展运动过程中,钳体运动的快速性、稳定性和定位精度取决于伸展机构的原理与结构。与伸展动作相关的驱动部件的输出力大小与该机构的动力学过程密切相关。分析了2种不同的伸展机构,并对各种伸展机构的动力学特性进行了计算。采用AMESim软件建立了伸展机构仿真模型,通过分析钳体的位移、速度和加速度曲线以及伸展油缸和升降油缸的受力曲线,将各伸展机构的动力学仿真过程进行对比,结果表明:所研究的伸展机构均可在规定的时间内完成伸展运动,但各有其优势和不足;伸展油缸倾斜安装能使伸展机构更快地跟踪阶跃输入信号;当输入斜坡信号时,伸展油缸竖直安装比伸展油缸倾斜安装可使伸展机构获得更好的工作特性。     

基于附加弹簧双滑块四杆机构的柔顺恒力机构设计

给出一种基于伪刚体模型的柔顺夹持器设计方法。基于附加弹簧双滑块四杆机构构造了一种具有恒力特性的柔顺夹持机构。建立了机构位置分析模型,利用虚功原理构建运动静力学方程,分析弹簧刚度对机构输出特性的影响,获得了具有一种恒力特性的柔顺夹持机构设计方法。基于伪刚体模型,将附加弹簧以柔性模块替代,得到一种新型柔顺恒力机构。利用有限元分析软件验证该机构理论模型建立柔顺恒力机构的可行性;构造了一种具有对称结构形式的新型柔顺恒力夹持器。该柔顺恒力夹持器的设计方法也可应用于其他类型附加弹簧机构的非线性刚度特性柔顺机构设计。     

和谐机构设计——关注机构的协调性

基于欠约束机构和欠驱动机构的运动特性分离出一类特殊机构,这类机构表面上属于欠约束或欠驱动机构,而实际上其运动轨迹已经由该机构中其他约束或驱动形成的运动或边界条件所决定.为了明确其本质区别,定义其为和谐机构,并描述了和谐机构的定义和分类.按照定义及分类,分别给出了几种和谐机构的典型机构及应用效果,并简述了其设计思路.     

滑块机构的分类方法及其运动特性分析

按照尺寸关系对滑块机构进行了全面系统的分类 ,提出了滑块机构的两种类型和摇杆滑块机构的三种类型 ,绘制了分类线图 ,并分析了滑块机构的安装形式、连架杆运动范围、死点位置、滑块行程、最小传动角等特性。     

由一种齿轮连杆机构驱动的槽轮机构

提出用一种齿轮连杆机构来驱动槽轮机构以改善其动力学性能，并引入了转向圆的概念对这一机构进行了运动分析和参数分析．     

可控机构的分类及应用

论述了可控机构是现代机构学的重要分支。对可控机构进行分类研究 ,以可控机构的输出柔性为特征将可控机构分为可调机构、变输入转速机构、混合驱动机构、电子凸轮机构等四大类。对每一类型的可控机构给出定义、应用研究现状分析、对较成熟的可控机构分支给出应用实例     

单动力可转向爬行Schatz机构

基于经典Schatz机构提出一种在单一动力机的驱动下可以在地面上爬行并可控制移动方向的新概念移动机构。首先,根据Schatz机构的结构特性,考虑地面移动的功能需求,提出爬行Schatz机构的设计方案,进行了杆件形状设计和电动机的布置。其次,分析其移动机理。然后,基于动力学仿真软件建立虚拟样机进行仿真试验。继而,根据所发现的移动特性进行移动路径规划,提出对电动机进行转速调控以实现移动方向控制的方法,研究使其实现平面内任意移动的控制策略。最后,设计制作了样机,通过试验摸索出其移动规律,验证了转向控制方法和策略,试验结果证明了理论分析及研究的正确性。     

可调整双曲柄驱动机构的运动设计

基于变输入转速机构及可调整机构的设计理论 ,本文提出可调整双曲柄驱动机构的设计观念 ,从运动学角度导出应用可调整双曲柄机构作为传动机构来控制并改善执行机构运动特性的设计方法 ,并给出以曲柄 -滑块机构作为执行机构的一组设计算例     

一种新型加压机构的设计

以干粉压片机为例,采用一种具有特殊尺寸的双曲柄机构与曲柄滑块机构串联,设计了一种新型加压机构。结果表明,该机构结构简单,制造简便,停歇效果好,可获得很大的动力。     

一种新型内凸轮齿轮组合机构的原理与尺度综合

介绍了内凸轮齿轮组合机构的原理与尺度综合方法。建立了内凸轮平衡圆的概念，给出了凸轮平衡圆半径与各构件长度的关系式以及内凸轮理论廓线方程的显函数表达通式。     

装盒机构的设计

阐述装盒机的主要功能，对全自动装盒机的配套部件－四件摆动式拨盖机构进行结构参数设计，使用证明该机构的运行轨迹符合设计及使用要求，与人工操作相比，具有传动准确，效率高等特点，并能与整个传送系统协调一致。     

铰杆-杠杆串联组合机构分析及其应用

在对长度效应的杠杆增力机构和基于角度效应的铰杆增力机构进行分析分类的基础上,用串联、对称、反向、双向对中输出、双向浮动输出等创新演绎方法,创新设计出了系统性的单边铰杆-杠杆串联组合增力机构和双边铰杆-杠杆串联组合增力机构,形成了该类机构的完整图谱,并对各类型机构进行了力学分析,最后应用到实践中。