循环驱动式空间套筒伸展臂的研究

发布时间：2024-05-18 20:23

　　伸展肋天线一种特殊结构形式的伞天线,其支撑肋既可以相互收拢,自身又能折叠伸展,因此伸展肋天线具有更高的收纳比,是当前极大型和超大型空间天线的一个研究热点。本文提出一种应用于伸展肋天线支撑肋的伸展臂,该伸展臂具有循环往复驱动的特点,具有较高的驱动效率。本文通过对伸展臂的结构设计、运动学规划和仿真、动力学分析和设计以及结构特性的分析和仿真,重点解决包络设计和动力学设计问题,完成了伸展臂的设计和研究。主要完成以下研究内容:1)对当前国内外不同形式的空间伸展臂进行总结和分析,总结得出套筒式伸展臂适合应用于伸展肋天线的结论,并在当前套筒式伸展臂的研究基础上,设计一种循环往复驱动式套筒伸展臂;2)对新型伸展臂的工作模式进行分析,分别对驱动模块、伸展模块和锁紧机构进行结构设计和分析,对其具体的零部件结构形式进行设计,并基于设计基础完成5m工程样机的设计和3D打印模型;3)基于包络理论解决运动学规划和传动问题。通过假设传动比进行运动学规划,基于空间坐标变换求解运动轨迹方程,根据包络理论计算传动孔的包络母线,用MATLAB进行数值仿真和验证,并对传动销的数量进行分析,最后基于ADAMS软件对伸展臂进行运...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1俄罗斯ISS公司伸展肋天线

天线是执行卫星功能的重要平台，随着航天技术的不断深入的各项性能要求越来越高，对大口径天线及超大口径天线的。可展开天线主要包括板状反射面天线、网状反射面天线、回转构造型反射面天线等四类[1]。伸展肋天线是网状反射面支撑肋可伸展的伞天线，具有精度高、口径大和收纳比高等线发展的一个重要....

图1-2薄壁管式伸展臂

曲式桁架伸展臂、关节式桁架伸展臂、充气式伸展臂。2.1薄壁管式伸展臂薄壁管式伸展臂主要是利用弹性变形和电机卷绕实现伸展，已成功应用于单和双极天线、重力梯度杆等，薄壁材料通常为铜铍合金和碳纤维等[7]。图1-2为加拿大科研机构研制的一种薄壁式伸展臂，利用薄钢尺自动卷曲的质完成....

图1-3套筒式伸展臂驱动部分[12]

薄壁管式伸展臂结构简单，收拢比大，质量较轻，能够实现重复展开和收拢，但存在明显的缺点，其结构强度、热稳定性、抗弯及抗扭刚度和精度较低，难以实现准确控制。1.2.2套筒式伸展臂套筒式伸展臂由一系列同轴薄壁管相互嵌套而成，通过驱动装置（丝杠螺母、绳索等）实现展开，最终实现其既定的伸....

图1-4套筒式伸展臂剖面图

薄壁管式伸展臂结构简单，收拢比大，质量较轻，能够实现重复展开和收拢，但存在明显的缺点，其结构强度、热稳定性、抗弯及抗扭刚度和精度较低，难以实现准确控制。1.2.2套筒式伸展臂套筒式伸展臂由一系列同轴薄壁管相互嵌套而成，通过驱动装置（丝杠螺母、绳索等）实现展开，最终实现其既定的伸....

本文编号：3977308