立方星星箭分离电磁解锁机构

为实现"翱翔之星"立方星发射力学环境下可靠的锁定以及在轨低冲击快响应的解锁分离,提出了一种断电时弹簧锁定与加电时电磁铁吸合解锁的非火工解锁机构。首先,根据系统要求介绍了电磁解锁机构的工作原理,并建立了机-电-磁耦合动力学模型,分析解锁机构的动力学响应特性;其次,以地面测试试验结果为依据,进行电磁参数的多约束多目标设计与优化,并将优化出的参数在SIMULINK环境下进行仿真验证;再次,对电磁解锁机构样机进行功能测试,实测数值与仿真结果基本一致:额定电压28V下样机的解锁时间为41.2ms,解锁电流为2.2A,能耗为2.5J;最后,开展了力学环境和热真空环境地面试验以及±5V电压拉偏测试,结果表明电磁解锁机构能够可靠锁定与解锁。本文设计的电磁解锁机构经过飞行验证成功应用于"翱翔之星"立方星的在轨解锁与分离,可为后续立方星星箭分离解锁机构的标准化设计提供参考。     

皮卫星及其星箭分离机构的热-结构耦合与间隙设计

对皮卫星与星箭分离机构进行了热结构耦合分析,以便合理地设计皮卫星与导轨面间的配合间隙,确保皮卫星安全可靠分离。在充分考虑皮卫星发射过程中卫星、地球、太阳三者几何关系的基础上,计算了皮卫星及其星箭分离机构在卫星发射过程中所吸收的外热流;通过有限元分析求解了卫星发射过程中的温度场和热变形情况。基于上述工作,设计了皮卫星与导轨间的配合间隙。分析结果显示:受冷黑环境和传导热流影响,卫星与导轨背阴面变形较大,但皮卫星外壳和导轨面总体并未发生大的扭曲形变;在600N和300N预紧力作用下,皮卫星与导轨面间的配合间隙最大变化量分别为62.3μm和63μm。根据分析结果合理选择了配合公差。得到的结果表明:皮卫星及其星箭分离机构在高低温试验后能正常分离,在轨星箭分离姿态与仿真结果吻合,实验结果验证了卫星与导轨间配合间隙设计的合理性,可用于指导皮卫星星箭分离机构的结构设计和热控制设计。     

两级可重复展收立方星伞状天线机构设计与样机验证

针对现有RainCube立方星伞状天线展开冲击大、同步性差、难以重复展收的问题,提出了一种两级可重复展收立方星伞状天线展收机构创新方案,实现了对伞状天线主面根肋、尖肋和副面的重复展收。该展收机构由根肋、尖肋、电机、丝杠丝母、拉索、弹簧、扭簧等组成。通过电机与丝杠丝母相结合、拉索与扭簧相结合、拉索与弹簧相结合分别实现对天线主面根肋、尖肋和副面的同步可控展开及收拢。在对天线关键机构部件运动学分析的基础上,完成了天线展开与收拢过程的轨迹仿真。设计并制作了两级可重复展收立方星伞状天线原理样机,通过原理样机试验验证了所提展收机构创新方案的可行性。     

立方星电源系统设计与实验

针对立方星体积小、成本低、能源有限等特点,设计了基于最大功率点跟踪的立方星电源系统。该系统采用三结砷化镓太阳能电池和比容量高的锂离子电池构成太阳能电池阵联合供电系统,电源转换和功率分配电路采用商用集成器件,在降低成本的同时能够提升功率转换与传输效率,降低系统功耗,提高负载供电可靠性。利用变步长扰动观察法实现了MPPT功能,试验表明该电源系统MPPT模块功率跟踪误差在2%以内,动态响应速度和稳定性较高。     

齿形带间歇运动机构的角速度分析

齿形带间歇运动机构的角速度分析李宇鹏，赵文英，王光斗（燕山大学）１引言文献１介绍了齿形带间歇（非同步）传动的工作原理、传动机构的结构和主要参数的确定方法，从中可知，机构的主动轮作匀速运动，从动轮作周期性间歇运动。为深入研究机构的动态特性和进行优化设计...     

基于CAN总线的立方星分布式计算机设计

为提高立方星系统的整体可靠性以及在轨时间,结合立方星的限制,提出了一种适用于立方星的分布式计算机设计方案。在分析一般卫星容错方案的基础上,为解决系统单点故障对整星可靠性的影响,设计了基于CAN总线的立方星分布式应用层协议,实现了故障子系统的功能转移;利用马尔科夫理论对该系统方案进行了可靠性建模分析。分析结果表明,该方案能够提高系统的整体可靠度和立方星的工作寿命。     

星箭分离面径向冲击预示的简化圆环分析方法

星箭分离冲击是航天器所经历的较为严酷的力学环境之一.为了预示星箭分离面的径向冲击响应,基于星箭对接框承受轴对称径向载荷的假设,提出一种简化的轴对称圆环振动模型,采用有限元法数值验证简化模型的有效性.采用星箭对接框的简化圆环方法,分析包带预紧力、对接框主要结构参数与冲击响应的关系,以及包带和卡块质量对冲击的影响.分析结果表明,分离面径向冲击随着包带预紧力增加而增大;考虑包带和卡块质量的影响,延迟对接框应变能释放时间.在保证星箭可靠连接和分离的前提下,减小包带预紧力、延长对接框应变能释放时间,是降低分离面径向冲击的有效手段.     

机构运动简图测绘虚拟实验系统的设计与实现

介绍机构运动简图测绘虚拟实验系统的总体设计与系统功能实现。     

摇摆柱塞泵运动机构的参数化设计与运动仿真

针对摇摆机构具有非常规运动规律的特点,利用数学建模的方法建立了摇摆泵机构的运动模型,能够根据实际需要来调整模型参数得到预期的运动规律。在ADAMS平台上建立了摇摆泵运动机构的虚拟样机模型,通过运动仿真分析结果与参数化模型进行对比,验证了参数化模型的准确性。同时,利用动力学分析方法对摇摆机构关键部件进行了力学分析,为摇摆机构的设计提供了理论依据。     

机构运动仿真的机构设计中的应用

介绍了集成化工程分析软件I-DEAS机构学（Mechanism）模块的功能，通过机构运动模块在硫化机机构设计中的应用，实现了机构的运动学分析仿真，精确描述复合运动体空间运动，分析了机构空间运动位置及运动参数，并进行了干涉检查，为设计提供一种科学依据。     

菠萝采摘混联机构的设计与运动学分析

针对菠萝采摘机构工作空间大、刚度和承载能力高的要求,提出一种由1R2P串联机构和球面2自由度冗余驱动并联机构串联组成的混联构型方案.将混联机构简化为一个5自由度空间开式运动链,采用D-H方法建立运动学方程,得到位置正反解.对球面2自由度冗余驱动并联机构进行尺度设计,得到位置反解.应用ADMAS软件建立虚拟采摘机构模型,进行运动轨迹规划和仿真分析.结果表明,机构各杆件在运动空间范围内约束条件没有发生破坏,杆件之间无结构干涉,运动关节速度和加速度变化平缓,无突变.杆件尺寸参数设计合理,为菠萝采摘设备的研制提供了理论依据.     

面向实例的机构运动方案设计支持系统

本文介绍了一个基于实例推理的机构运动方案设计支持系统,该系统除能利用以实例描述的知识外,还能利用以规则、过程和框架表达的设计知识,同时,该系统还广泛应用了模糊设计理论和虚拟现实技术,从而,较好地处理了设计过程中的模糊信息,并且在设计阶段就能知道所得机构的工作状态。     

Reliability analysis of kinematic accuracy for the elastic slider-crank mechanism

This paper deals with the static and dynamic output kinematic accuracy of a group of elastic slider-crank mechanisms with the same design parameters by taking the bar length, the joint-gaps, the mass density, and the sectional and the physical parameters as random variables. According to the principle of linear pile-up of small displacement, the static and dynamic output kinematic errors are synthesized, and the reliability model of the kinematic accuracy of the mechanism is built. Through an example, a study of the influencing factors on the reliability of the output kinematic accuracy of the mechanism is made. The results obtained reveal the following facts: with the increase of the crank’s rotating speed, the dynamic elastic deformation of the mechanism becomes the principal factor that greatly affects the reliability of the output kinematic accuracy of the mechanism. Translated from Machine Design and Research, 2006, 22(1): 26–28 [译自: 机械设计与研究]     

The establishment and reasoning of knowledge base system for mechanism kinematic schemes

As one of the key problems of computer-aided conceptual design (CACD) for mechanism kinematic schemes, the effective establishment and management of knowledge base systems of kinematic behaviours and mechanisms is still troubled by information redundancy and unreasonable structure at present. Retrieval efficiency and solving intelligence of knowledge base reasoning systems on the basis of the knowledge classification method mentioned above have many unsatisfactory factors. So in this paper, firstly, data standardization technology and combined classification methods have been applied to carry out the classification of kinematic behaviours and mechanisms in the mapping field between the kinematic behaviour level and the mechanism level of conceptual design. Also, the principle of computer coding and storing have been built to give a fast and broad selection of mechanisms that meets the requirements of basic motion characters. Then on the basis of what was mentioned above, the heuristic matching propagation principle (HMPP) of kinematic behaviours and its truth table serve as a guide to perform mechanism type selections. The knowledge base automatic reasoning system of mechanism kinematic schemes based on HMPP is developed. By means of depth first search strategy, the motion requirements are matched against objects in the knowledge base along the orientation of function unit-mechanism IDfunction unit IDkinematic behaviour ID(output/input)motion type coding/ continuity coding/linearity coding/directionality coding at four different levels of abstraction. Top-down design process in this paper conforms to the law of innovative thinking for designers. If a direct match in a higher level was not discovered, then the design course will be transformed into the match at a low level automatically. According to the truth table of HMPP, once non-zero elements in kinematic behaviour ID (1 or 2) appear in the matching process, they will propagate until the solving process is over, and become one of the coding of the feasible solutions. The heuristic nature of HMPP presents a top-down solving method to decompose the complex requirements into several simpler ones. Different from traditional solving methods, the method presented in our research work has two advantages. Firstly it is easier to be operated and realized with a computer. Secondly, it is a creative process by nature. Finally, an application is given to indicate its practicability and effectiveness.     

可展开固体反射面机构设计及运动学分析

针对传统固体反射面机构主反射面型面精度和收拢率较低的问题,设计了一种可展开固体反射面机构。首先,提出4种固体反射面机构可展单元构型并对其机构自由度进行分析,对比分析构型方案优缺点确定构型方案4作为可展单元基础构型,并对其结构和展开原理进行详细设计。通过D-H坐标变换建立该机构可展单元的运动学模型,根据几何约束条件建立机构位置矢量方程,利用向量封闭投影法解出各回转角间的关系,结合MATLAB软件编程对机构的位置、速度和加速度进行分析。应用ADAMS软件建立机构仿真模型,验证了机构运动学分析的正确性。最后根据机构中回转角的限制条件和结构尺寸关系,分析回转角和结构尺寸对可展开固体反射面机构收拢率的影响,确定2.2m可展开固体反射面机构的回转角和旋转角分别为78°和30°,中心圆盘半径、铰支座一孔纵向尺寸、切换连杆横向尺寸、纵向尺寸分别为245,8,40,18mm,收拢率为0.326,从而为可展开固体反射面机构的设计提供参考。     

空间集中连杆杆件操纵机构的设计和运动学仿真

根据集中连杆杆件操纵机构的基本设计思想，设计了空间集中连杆杆件操纵机构，利用UG建模，用动力学仿真软件ADAMS对其进行了运动学仿真分析。分析结果显示：该空间集中连杆杆件操纵机构的变速，转向和换向操纵机构互不干涉，结构设计合理，可显著提高设计质量，降低开发费用。     

一种新型的无菌砖包机双滑块并联横封机构的设计与分析

设计了一种基于伺服驱动的无菌砖包双滑块并联横封机构,这种横封机构把伺服驱动控制技术与并联五杆机构结合在一起,可以实现高精度的运动输出,满足包装工艺所要求的复杂运动规律,并且通过编程可以方便地实现设备的柔性化。使用ADAMS机构仿真程序进行了运动学和动力学模拟分析,得到横封机构的运动学及动力学特性曲线。分析表明:所设计横封机构实现了预定的工艺动作,满足要求;仿真得到了各主驱动驱动力的变化曲线,表明横封机构在张开和闭合动作过程中存在比较明显的柔性冲击;两个主驱动的瞬时功率曲线为伺服电机选取提供了依据。     

并联机构机电耦合动力学计算

并联机构动力学模型是一个多输入、多输出、非线性、强耦合的复杂机电系统,目前还没有一个成熟的并联机构动力学建模和仿真计算方法.针对三自由度并联机构,建立了包括机械机构、伺服电机一体化的动力学模型.最后在设计好的运动平台轨迹下,计算了移动腿的位移、驱动电机的负载转距;分析了移动腿的误差.计算机仿真结果展示了控制器对机构位移和伺服电机转距良好的控制.     

Design of a kinematic coupling for precision applications

To machine a complex precision product, several tools are needed. These tools are placed on a tool turret. A tool must return several times to its original position. To attain a very high repeatability between the upper part and the base of the tool turret mounted on a precision lathe, it is preferable that the parts of the tool turret are statically determined in their contacts. This is attained by using a kinematic coupling. To attain the required stiffness this coupling is provided with a preload of 1.5 · 10³ N. The machining forces are typically less than 1 Newton. A special kinematic coupling, consisting of grooves and balls, was designed, made, and tested. By providing the grooves with self-adjusting surfaces, hysteresis is reduced to less than one-tenth of a micrometer. Maximum stiffness is aimed at by using cemented carbide, a material with a high admissible stress, at the contact points. Experiments show that this kinematic coupling, under a preload of 1.5 · 10³ N, has a static stiffness of more than 1 · 10⁸ N/m in every direction and a repeatability better than one-tenth of a micrometer.