一类基于四面体组合单元的模块化构架式可展开天线机构

发布时间：2021-11-06 22:03

　　针对现有基于四面体单元的构架式天线机构结构复杂、收拢率低、运动副数量多等问题,基于3RR-3RRR四面体组合单元和基于3RR-3URU四面体对称组合单元分别提出了两种新型模块化可展结构。以3个组合单元组成的模块化结构为分析对象,首先,详细介绍了模块化结构的组成及虎克铰轴线布置,并利用组合单元本身的自由度数目及性质,采用拆杆-等效-复原的思想,应用螺旋理论和G-K公式分别对提出的两种模块化结构进行了自由度分析,得到了自由度数目及性质。其次,应用Adams动力学仿真软件对两种模块化结构进行运动仿真,仿真结果验证了自由度分析的正确性。以完全展开和完全收拢时机构所占的空间体积比值表征该机构的收拢率,计算现有基于四面体单元的非模块化机构与提出的模块化机构的收拢率。最后,对比分析非模块化机构与模块化机构的自由度数目、运动副数目及收拢率。分析结果表明,基于3RR-3URU四面体对称组合单元的模块化结构既能实现较大收拢率,自由度及运动副数目也相对减少,且组成大型天线时杆件类型较少。研究结果为该类模块化构架式可展天线结构的设计与分析提供一定理论依据。 

【文章来源】：航空学报. 2020,41(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

基于3RR-3RRR四面体的组合单元机构

基于3RR-3RRR四面体组合单元的模块化机构

基于3RR-3URUR四面体可展单元的组合单元如图3所示，该机构由3个3RR-3URU四面体单元1、2和3组成。根据文献[19]，基于3RR-3URU四面体单元的对称组合单元具有7个自由度，反射面花盘除具有向机架花盘A的移动收拢自由度，还具有调姿自由度。由于该机构只有满足对称条件下才能实现收拢和调姿，实现完全收拢，因此，只能组成大型球面天线机构，当组成抛物面天线机构时存在一定局限性。基于3RR-3URUR四面体单元的对称组合单元构成的模块化机构如图4所示，该模块化结构由3个图4所示的组合单元亦是分别通3个虎克铰连接周边花盘形成闭环三角形构成，不同的是虎克铰轴线方向。如图所示，其中，虎克铰U1的一条轴线U11垂直于三角形平面，另一条轴线U12平行于花盘B、C之间连杆轴线方向；虎克铰U2的一条轴线U21垂直于三角形平面，另一条轴线U22平行于花盘D、E之间连杆轴线方向；虎克铰U3的一条轴线U31垂直于三角形平面，另一条轴线U32平行于花盘F、A之间连杆轴线方向。为了增加机构的稳定性，添加三条边界URU约束支链使反射面形成闭环，该约束支链中运动副轴线布置与图2中3条约束支链运动副轴线布置一致。3个组合单元模块形成闭环机构后，组合单元机构内部运动特性不变。图4 基于3RR-3URU四面体对称组合单元的模块化机构

【参考文献】：
期刊论文
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[4]3R-3URU可展单元机构及其在构架式可展天线中的应用[J]. 刘文兰,许允斗,姚建涛,陈亮亮,王辉,赵永生.  航空学报. 2017(11)
[5]构架式可展天线机构自由度分析——拆杆等效法[J]. 许允斗,刘文兰,陈亮亮,姚建涛,赵永生,朱佳龙.  航空学报. 2017(09)
[6]一种单自由度对称可展耦合机构的设计[J]. 高慧芳,刘婧芳,余跃庆.  机械工程学报. 2018(05)
[7]球面剪叉可展机构的运动特性分析[J]. 李端玲,张忠海,于振.  机械工程学报. 2013(13)
[8]基于空间多面体向心机构的伸展臂设计研究[J]. 杨毅,丁希仑.  机械工程学报. 2011(05)
[9]四棱锥单元平板式可展开收拢机构的运动特性分析[J]. 杨毅,丁希仑.  航空学报. 2010(06)

博士论文
[1]模块化空间可展开天线支撑桁架设计与实验研究[D]. 田大可.哈尔滨工业大学 2011



本文编号：3480603