平面折展机构平面弹簧的设计与分析

针对常规平面弹簧变形过程中运动端容易产生周向旋转从而造成振动和磨损的问题,设计了一种基于LEMs的平面弹簧,该弹簧由平面薄板加工成形且能实现平面外运动,具有体积小、易加工,结构简单及变形过程中运动端不发生周向旋转等优点。首先,基于悬臂梁模型和伪刚体模型分别推导了LEMs平面弹簧的刚度计算公式。其次,为验证所推导公式的正确性,建立了LEMs平面弹簧的ANSYS仿真模型,并将有限元分析结果与上述两种理论模型的计算结果进行了对比。结果表明,在变形较小的情况下由悬臂梁模型所推导的公式计算精度更高,在变形较大的情况下使用由伪刚体模型所推导的公式更为合适。最后,通过大量实例分析推导了两个公式的适用范围,并用一组数值算例证明了其正确性。     

可展开固体反射面天线折展机构设计及分析

针对传统固面可展开天线中旁瓣绕双转轴独立折展造成的系统同步性差及可靠性低的问题,设计并分析了一种单自由度折展方案。首先提出了基于粒子群算法的收拢态位姿确定算法,结合等效轴角定理给出了单自由度旋转展开的参数确定方案;以相邻旁瓣运动轨迹为基础,结合变密度拓扑优化方法给出了反射器背架设计方案,分析结果表明本文所设计背架可使反射器热变形降低62.5%,基频提高了4倍,充分证明了背架设计的有效性。以一款10 m口径固面可展开天线为对象进行了折展机构设计,并分析了折展过程中运动学、动力学参数变化规律。基于螺旋理论对折展机构进行分析,得出了多种消极运动副引入方案,并最终选取RSPRR进行机构非过约束设计。分析结果表明,本文所述的固面可展开天线可以完成收拢态与展开态之间的切换,收纳率达到了0.384,折展过程平稳可靠,验证了该设计方案的可行性。同时,相关研究方法及结论可以为固面可展开天线的设计提供技术参考。     

空间可展开天线机构研究与展望

空间可展开天线机构是近年来快速发展的研究方向之一,是支撑大型空间天线的关键装备,其发展趋势是高展收比、高精度、高刚度、轻量化。经过近30年的发展,空间可展开天线已获得大量实际应用,随着天线的超大型化需求,经典的结构形式不易满足天线日益增长的性能要求,近年来出现了以百米级尺度为目标的可展开天线机构形式,如协同展开式天线、环柱式天线、薄膜天线等。介绍空间可展开天线机构的典型结构形式、应用案例、最新的技术进展,对可展开天线机构的构型设计、优化设计、动力学分析的研究现状进行了综述,分析可展开天线机构研究当前存在的主要问题与发展趋势,为开展空间可展开天线机构研究提供借鉴与参考。     

可展收抛物柱面天线机构的设计及分析

可展收抛物柱面天线可用于卫星系统中,实现无线通信、深空探测以及空间目标搜索等功能。近年来随着航天事业的迅猛发展,对空间可展天线的成形精度要求越来越高。提出并设计了一种可展收抛物柱面天线机构,该机构主要由网面支撑机构、柔索、金属丝网、轴向驱动与锁定装置、径向驱动与定位锁定装置组成。其中,网面支撑机构包括径向和轴向展收机构。研究中提出了一种新型平面可展收机构作为径向展收机构的组成单元实现天线的径向展开收拢。对可展收机构的等效机构进行了优化设计。利用剪式单元可展机构实现了轴向展收机构的设计。完成了可展收抛物柱面天线机构的驱动组件设计,在Solidworks中完成建模,对天线机构进行了运动学仿真。     

大口径索肋张拉式折展天线索网结构动力学特性分析

索网结构是空间可展开网面天线的关键组成部分。为了更好地研究索网结构的动力学特性,首先介绍大口径索肋张拉式折展天线的系统组成。基于索网结构的节点分布规律,通过节点坐标矩阵和构件连接矩阵,建立该折展天线索网结构的参数化数学模型。在此基础上,针对索网结构的几何非线性特征,采用非线性有限元法推导索网结构的整体切线刚度矩阵及质量矩阵,建立索网结构的非线性动力学模型。并通过特征值分解,得到索网结构的前六阶固有频率和振型。该方法适用于任意预应力索网结构和索-杆结构的非线性建模和求解。此外,基于动力学模型,分析结构参数对索网结构刚度的影响规律,计算各参数的频率敏感度,得出提高索网结构刚度的有效方法。     

一种仿生折展机构设计与应用研究

以合瓣高脚蝶形花冠的迎春花为例,对花朵开放过程中的展开过程进行提取,设计出一种能够实现折展功能的仿生折展机构,根据花瓣开放展开形态,并根据机构学概念,提出一种仿花瓣折展机构设计概念模型,通过机构构件运动副数目方程组和运用胚图法完成对七杆以下平面闭环机构的构型综合,并从中优选可用机构构型作为仿花瓣折展机构单元,对折展单元...     

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。     

卫星平面可展天线背架结构设计与分析

利用空间四棱锥单元,这里提出了一种卫星平面可展天线背架的结构方案。从机构学的角度出发,建立了可展天线背架机构的简化模型,对机构进行了模块化拓展,推导了机构的自由度与模块数之间的关系。为了研究机构的动态折展过程,这里建立了可展天线背架机构的数学模型,对机构折展过程进行了运动轨迹仿真。为了研究机构的结构动力学特性,这里建立了平面可展天线背架机构的有限元模型,并完成了机构的模态分析、谐响应分析及热变形分析。     

环形桁架天线展开动力学分析

基于Lagrange动力学方程,考虑天线系统动能、索网弹性势能、重力势能及系统耗散能等,建立了环形桁架天线展开过程的动力学模型。根据构建的动力学模型,给定预设驱动,对其进行正动力学分析,对天线的完整展开过程进行仿真分析。扭簧和电机拉动绳索联合驱动实现了天线的展开,研究了扭簧驱动及电机拉动绳索驱动的参数变化对天线展开过程的影响。研究结果可为天线的展开过程提供指导。     

平面变胞间歇机构动力学分析及其仿真

在采用杆组法建立平面变胞间歇运动机构的运动学分析的数学模型之后,在运动学分析的基础上,对其进一步进行动力学的分析研究。根据已经确定的杆件负载,求出主动件所需的动力以及各约束的约束反力,为选定动力和构件的强度设计提供依据。利用ADAMS对机构进行动力学仿真,计算结果及仿真结果相互验证,证明了动态静力法分析结果的可靠性。     

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。     

六棱柱模块化可展开天线形面精度分析

针对空间可展开天线大型化、模块化、高精度化发展趋势,提出一种六棱柱模块化空间可展开天线支撑结构形面精度分析模型.阐述了六棱柱模块化空间可展开天线的结构组成,分析了六棱柱模块化结构的拓扑规律.基于等包络圆思想及机器人学基本理论,提出了点面法和两点法2种包络圆数学建模方法,并由此建立了等包络圆交点数学模型及肋单元夹角数学模型,进而构建了用于六棱柱模块化可展开天线支撑结构形面精度分析的数学模型.最后,采用数值仿真与试验验证相结合的方式对建立的模型进行了验证.仿真及试验结果表明:包络圆能紧密地贴合在球面上,与球面吻合良好;数值仿真模型状态下,六棱柱模块间实现了准确连接;试验中特征点的绝对误差主要分布在5～10 mm,相对误差主要集中在0.05％～0.1％,肋单元夹角绝对误差多分布在0.05°～0.1°之间,表明测量值和理论值间偏差较小、吻合较好.所提出的形面精度分析模型能够求解出所有模块连接点的空间坐标,为超多模块可展开天线形面精度的分析及研究提供了理论基础.     

一种剪式可展结构设计与动力学分析

针对机器人、空间结构等领域的应用,给出了一种三棱柱剪式可展结构的构型设计、传动方案设计及零部件详细设计。建立了考虑节点5个自由度的剪式铰单元有限元模型,对其刚度矩阵和质量矩阵进行了有效缩聚,减少了计算量;把剪式铰单元作为重复的子结构,建立了三棱柱剪式可展结构的有限元模型及其振动方程;在此基础上进行模态分析和仿真,得到前8阶固有频率及相应的振型曲线;并给出了三棱柱剪式可展结构的1阶固有频率随展开角的变化关系,为三棱柱剪式可展结构的优化设计和控制提供了依据。     

径射状可展天线反射器结构固有模态分析

掌握各种参数对大型天线固有模态的影响规律是减小质量、提高刚度的重要依据.本文将径射状可展桁架与金属细丝编织索网结合,形成了10米口径的大型天线反射器;采用杆单元与索单元,建立了天线反射器的有限元模型;利用ANSYS软件,对5种天线结构的固有频率与质量进行了对比分析,得出了采用12支径向桁架、每支5个单元机构的结构最优的结论.研究了铰链质量、缆绳截面大小、索网初拉力等参数对天线固有频率的影响规律,为天线结构的动力学研究以及结构的进一步优化设计提供了理论基础.     

Mechanism design and dynamic analysis of a multi-functional endoscopic clipping device

Minimal invasive surgery using endoscopic clipping devices is widely used in the treatment of hemorrhages and perforations in the gastro-intestinal tract. Although endoscopic clipping devices have been used for over 30 years and have undergone continuous development, there is still a need to improve their functions. In response to this, new mechanisms for multi-functional endoscopic clipping devices have been developed in this study. Dynamic simulation is performed to analyze the mechanical behavior of the developed clipping device. Optimization of the clip spring location to maximize clipping forces is also achieved by finite element analysis.     

空间可展开天线结构的研究现状与展望

对国内外可展开天线的研究现状进行了综述,分别对固体反射面可展开天线、充气式可展开天线和金属网面可展开天线的优缺点进行了分析,然后指出了我国在可展开天线结构方面的研究进展.最后,结合航天科技的发展趋势,提出了未来可展开天线的研究方向,旨在为我国可展开天线的研究提供借鉴与参考.     

大型可展开卫星天线的展开过程仿真研究

以某大型可展开卫星天线为研究对象,在给定展开方式和驱动力矩的条件下,采用ADAMS仿真软件进行了天线展开过程的仿真分析。通过仿真分析,获得了各零部件在展开过程中的运动参数和受力变化规律、以及天线各主要铰链处所受的冲击力,并进行了相关的分析和探讨,为天线零件的强度、刚度计算及结构优化设计、以及为天线展开方式的选取和动力源的确定提供了必要的数据和设计参考依据。     

大型可展天线展开方式及规律的研究

基于对大型可展天线结构功能的分析，提出了三种天线展开方式和两种展开规律，采用ADAMS软件进行了相应的天线展开过程的仿真分析。在对不同展开方式和规律比较的基础上，提出了具有较好动力学性能的天线展开方式和规律，为大型可展天线的设计研制提供了参考依据。     

星载双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计

为实现双反射面偏置天线在航天系统中的应用,提出一种基于连杆连接的双反射面偏置天线可展开双轴指向机构设计方案,并研制出原理样机、完成相关试验验证.本文首先针对双反射面偏置天线的特点以及航天系统的特殊要求,分析和对比传统天线指向机构不同构型的特点,完成了双反射面偏置天线指向机构的构型设计;其次通过有限元方法对指向机构进行动...