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.     

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.     

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。     

空间机械臂锁紧机构等效线性化分析及验证

空间机械臂的锁紧机构刚度特性具有非线性特征,在开展整臂动力学分析时需要对其进行等效线性化处理,故本文提出了一种基于六维刚度等效的线性化方法并进行了分析验证。建立了锁紧机构单机在预紧状态下的非线性模型,通过非线性计算获取了锁紧机构各向刚度数值,并将其提供给用于模拟锁紧释放机构的BUSH单元。对机械臂整体模型进行了模态分析以及频率响应分析。结果表明:整臂前三阶固有频率为89 Hz、92 Hz和96 Hz,和试验结果最大相差为3%;各组件加速度响应分析结果与试验结果吻合较好,最大相差为8%,证明了提出的线性化方法的有效性。该方法考虑了各向刚度之间耦合关系,并且不必逐一处理锁紧机构接触面,有较强的工程实用价值。     

正八面体空间伸展臂的八面体单元结构分析

任何空间形状都可以用空间基本单元体进行拼接,这里采用正八面体来拼接一种空间伸展臂.首先,对桁架形式的正八面体进行派生、转化,构建一种索杆混合的正八面体结构.而后,利用振动特性分析,对索进行去除,并且把多个正八面体进行拼接,构建出空间伸展臂结构.利用力密度法建立此系统的平衡方程,得到各构件的内力.利用二力杆的分析方法,得到整个系统杆构件的力与形变的关系式.通过具体数值的代入,得到了索预紧时此伸展臂轴线的偏角,从而证明了此伸展臂预紧方案是可行的.     

空间机械臂锁紧点布置方法的研究

为了使空间机械臂能够安全可靠地运行,在发射时需要进行可靠的锁紧固定,因此空间机械臂的锁紧固定十分重要。在进行锁紧固定时,需要确定最优的锁紧点数目和位置。针对机械臂锁紧点数量及位置的布置方法,运用有限元理论,分析了几种不同形式的机械臂臂杆锁紧点添加时系统一阶固有频率的变化趋势,确定了针对不同形式臂杆锁紧点的添加方法,可对类似的锁紧问题提供一定的指导意义。     

大型镗床液压锁紧机构的调整

通过对大型镗床上下滑座、工作台等工作原理的分析，论述了锁紧机构的工作原理及调整方式。     

空间伸展臂折展单元展开运动特性分析

基于对国内外空间伸展臂机构研究状况分析,提出一种四棱柱型剪叉式空间伸展臂。在分析伸展臂工作原理的基础上,确定折展单元(剪叉单元)的构型特征,并基于螺旋理论求解伸展臂折展单元运动度,验证四棱柱型剪叉式空间伸展臂的运动单一性和折展稳定性。据此,分析空间伸展臂折展单元的几何特性,获得折展单元轴向展开运动规律线图,并利用所研制的原理装置在低重力模拟环境下完成伸展臂展开性能和重复展开精度测试,结果表明四棱柱型剪叉式空间伸展臂满足空间折展机构的功能需求。     

索杆式伸展臂分析与设计

提出索杆式伸展臂的原理模型,设计和制作了索杆式伸展臂的样机模型,并详细介绍了该类伸展臂的展开与收纳机理以及驱动系统、零重力装置等相关装置的技术要求。     

弹簧储能式空间可伸展机构的设计研究

设计了一种飞器用弹簧储能式空间可伸展机构。根据其所工作的特殊环境和技术参数,确定了具有弹簧驱动、机械式联动、弹性锁止等特征的空间可伸展机构。利用ADAMS软件对其关键部件——扭转弹簧的刚度系数进行了优化设计。对所研制的原理样机进行了试验分析,验证了可伸展机构的性能。     

空间大型可展开天线展开机构设计与分析

空间环形可展开天线借助于贯穿在杆件中的绳索的收卷完成展开,为了能精确测定已收卷绳长,使绳长作为天线展开程度的有力判据,文中设计了一种带绳索排布管理的动力展开机构。该机构利用原有展开机构的动力源,经过齿轮变速箱传动,由凸轮机构将展开电机的单向转动转化为过绳滑块的往复运动,来引导绳索在卷绳轮上按照一定的规律整齐排布。动力学仿真分析和功能试验,均证明该机构可以在承受一定负载的情况下平稳运行,绳索排布的效果良好。     

舱门展收机构运动与结构参数优化设计

舱门展收机构是航天器的重要组成部分,其性能的优劣将直接关系到航天器舱门能否顺利展开与闭合、航天器能否顺利完成在轨任务。基于ADAMS软件的参数优化功能模块,对某舱门运动形式及展收机构的结构进行了优化设计,在满足舱门展开角度、展开位置、驱动力矩、展开后断电保持等优化要求下,对展收机构的位置布置及几何参数进行了优化设计,为改进舱门机构的结构设计提供了重要依据,具有较强的实用性及参考价值。     

空间可展机构弹性动力学特性研究

将多级剪刀机构与复式螺旋机构组合,提出了一种新型的径射状可展天线伸展机构。采用动力有限元法建立空间可展天线伸展机构的单支机构动力学模型,采用振型叠加法对该机构进行弹性动力学分析。分析后发现,各阶固有频率随展开角度的不断变大会发生交叉,得出了天线展开速度、结构参数对系统稳定性的影响规律。为研究可展机构振动稳定性条件提供必要的参考数据,并为该天线的伸展机构设计与结构参数优化提供了依据。     

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。     

基于旋量理论平板折展机构构型综合与分析

为了解决平板折展机构单元构型种类少的问题,对平板折展机构进行了构型综合,并优选出了一种机构进行运动学分析.基于对平板折展机构收拢原理的分析,运用旋量理论提出了一种平板折展单元机构的构型综合方法,综合出多种平板折展机构构型.通过分析比较优选出一种运动副全部为转动副的平板折展机构,对其构型机理及几何特征进行了分析,并基于旋...     

精确直线可展机构及其动力学分析

将Hart直线机构和剪叉机构相结合,提出一种仅含转动副的直线可展单元,并设计得到一种精确直线可展机构。根据机构结构学分析理论,阐述可展机构的模块化组成原理,将机构的组成分解为底部模块、中部模块和顶部模块,3种模块均由直线可展单元构成;对单个直线可展单元进行运动学建模,结合机构的模块化组成原理,推导得到任意模块间的运动学递推关系,求解得到多层模块条件下机构的整体运动学模型,运用Lagrange方程构建机构的整体动力学模型;以3层可展机构为例,对其进行动力学数值计算和虚拟仿真,验证所建运动学和动力学模型的正确性和有效性。通过给定末端执行器的输出运动规律,求解得到机构所需的驱动力矩,结果表明：末端执行器为正弦加速度曲线时,机构在整个工作周期内无冲击,运动稳定性好。     

基于两杆张拉整体结构的可展机构设计

根据平面两杆张拉整体结构的特点,建立了可展机构单元的结构简化模型.在此基础上,以简化的平面两杆张拉整体结构作为可展单元提出了一种可展机构.利用最小势能法对两杆张拉整体结构进行找形分析,给出了可展单元中的几何尺寸关系.对确定尺寸的可展机构进行运动学分析,通过ADAMS仿真软件对可展机构进行运动学仿真,将理论计算与仿真结构进行对比,以验证结构的合理性.最后,设计制造了可展机构模型,并进行实物展开实验,验证了模型展开与收拢过程的有效性.     

折叠翼展开机构测试装置设计与试验验证

基于折叠翼展开机构的工作原理和功能需求,确定了折叠翼展开机构性能参数测试方法,完成了其测试装置的设计及原理样机研制。应用所研制的折叠翼展开机构测试装置进行折叠翼展开性能试验,获得其各项性能指标,并通过不同转矩下折叠翼展开机构测试装置试验,分析其性能参数变化规律。结果表明：弹翼能迅速展开到位,锁紧销与过位挡块能实现翼面准确定位、可靠锁定,且展开过程中各部件之间相互无干涉,满足设计要求。     

环形可展开卫星天线的多目标结构优化设计

卫星天线的结构设计是一个复杂的系统工程,通常受到多个指标的限制。依据天线各指标的重要性,本文建立了以一阶固有频率最大、质量最小为目标的天线结构多目标优化设计模型,并基于神经网络和遗传算法,结合正交实验和变加权系数技术,形成了一种有效的多目标优化算法。在MATLAB平台下实现了天线的结构多目标优化设计计算程序,求得了天线的最佳结构参数,解决了带有结构有限元计算、多离散变量、多目标相结合的复杂结构优化设计问题。     

考虑多间隙的帆板式展开机构动力学分析

在轨运行的大型航天器都含有太阳翼等帆板式展开机构,这种机构发射时处于折叠状态,在轨时处于展开结构状态。帆板之间的铰链间隙对于航天器系统的在轨动力学行为会产生很大影响。利用Adams多体动力学分析软件构造了由卫星本体、帆板式展开机构、间隙铰链和柔性帆板组成的多间隙帆板式展开动力学模型,数值分析了在多间隙作用下展开过程的系统动力学特性,比较了不同间隙数目对系统动力学特性的影响。通过分析展开过程中铰链轴与孔体的接触碰撞力,发现间隙的增多会使轴孔碰撞更加强烈,次数更加频繁。通过分析帆板展开过程中的角加速度变化情况,得到了间隙铰碰撞对展开机构运行稳定性的影响。