基于平面四杆曲柄滑块机构的可展机构设计方法研究

发布时间：2020-10-22 06:05

　　 由于运载火箭受到体积和成本的限制,因此占用空间小、质量轻的可展机构被大量应用于星载天线和空间结构支撑等方面。可展机构具有收拢和展开两种稳定的状态。当火箭处于运载阶段时,可展机构通过折叠收拢的方式来减小自身尺寸从而使其能够被放置于运载火箭内,当进入预定工作位置时,机构再由收拢状态展开形成星载天线或空间结构的支撑结构。随着航天技术的不断发展,对通讯、卫星定位、对地观测和深空探测等设备的精度和体积提出了更高的要求。对于可展机构的研究已成为机构学的热点研究内容之一。本文基于平面四杆曲柄滑块机构,通过对机构输出特征的分析,综合出适用于构建可展收机构的基本单元运动链;提出可展机构构建方法及流程,将平面四杆曲柄滑块机构应用于可展收机构设计。主要内容包括:首先,对平面四杆曲柄滑块机构进行轨迹输出特征和函数输出特征分析,得到机构的轨迹输出特点、函数输出特点以及几何形状变化特点,讨论以平面四杆滑块运动链为基本单元构建可展机构的可行性;综合分析可展机构的结构组成和构形变化特点,提出基于平面四杆曲柄滑块机构构建可展收机构的方法和流程,并给出设计步骤。然后,基于平面四杆曲柄滑块机构的轨迹输出特征提出了自由度为1的新型等宽度基本可展收单元机构;分析了基本可展收单元的展收比及其影响因素;由等宽度基本可展收单元通过圆周阵列组合的方式,构建新型恒定截面棱柱可展收单元机构,给出单元机构的参数模型,并通过修正的自由度计算公式分析参数模型得出单元机构的自由度为1;基于单元机构串联组合构建新型恒定截面棱柱可展收机构,给出可展收机构的参数模型和单元之间的运动传递方式,使可展机构的自由度为1,对机构进行了展收比和运动学分析;以三棱柱恒定截面伸展臂可展机构为例,对机构进行了静力学和动力学仿真分析。最后,基于平面四杆曲柄滑块机构的函数输出特征提出了自由度为1的新型负泊松比展收单元机构,分析了机构的运动变化特点;研究正多边形截面直棱柱空间几何体展开为平面的过程,分析圆形可展收机构的展收原理;提出圆形可展收机构并给出参数模型,以正三角形机架三单元三层圆形可展收机构展开过程以及正六边形机构六单元三层圆形可展收机构展开过程为例证明参数模型的正确性;由修正的自由度计算公式分析圆形可展收机构的参数模型得出机构的自由度为1;以正六边形机构六单元三层圆形可展收机构为例对圆形可展收机构的结构性能进行仿真分析。
【学位单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH112
【部分图文】：

向串联组合连接而成，通过可展单元的依次；ACE-Able 公司将横杆、弓形杆和纵杆通元，可展单元的横杆和弓形杆间隔分布，进15]支撑臂结构，通过压缩和释放弓形杆使纵展开，进一步地依次改变可展单元的构形实的展开高度为34.75m，外接圆直径为1.09m ADAM[16]铰接式支撑臂机构，该支撑臂的截面的可展单元，由 87 个可展单元串联组式使纵杆侧向折叠和展开，进而依次改现收拢和展开，机构的收拢高度为 1.42m收藏筒的高度为 2.92m；日本 Natori 对三角撑臂可展机构的可展单元由收拢构形依次以及展开段可展单元的构形（以四面体可过度段

第 2 章 曲柄滑块机构的输出特征分析及可展机构的构建方法（2）支撑结构由可展单元绕中心轮毂周向分布组合连接或者由可展单元阵列组合连接而成；（3）支撑结构可由收拢状态下的桶形结构整体展开为抛物面形结构，或者由各可展单元收拢的捆状结构展开为各可展单元展开的抛物面形工作面支撑结构。伞状结构由收拢到展开的构形变化示意图如图 2.7 所示：

第 2 章 曲柄滑块机构的输出特征分析及可展机构的构建方法（2）支撑结构由可展单元绕中心轮毂周向分布组合连接或者由可展单元阵列组合连接而成；（3）支撑结构可由收拢状态下的桶形结构整体展开为抛物面形结构，或者由各可展单元收拢的捆状结构展开为各可展单元展开的抛物面形工作面支撑结构。伞状结构由收拢到展开的构形变化示意图如图 2.7 所示：图 2.7 伞状可展机构由收拢到展开的构形变化2.4 基于平面四杆曲柄滑块机构的可展机构设计方法
【参考文献】

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本文编号：2851208