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固面天线可展开机构设计及动力学分析 预览
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作者 郭宏伟 王建东 +2 位作者 刘荣强 罗阿妮 刘贺平 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1-8,共8页
为解决抛物面式固体反射面天线收拢率及主反射面形面精度较低问题,根据天线面板的运动形式,设计一种固面天线可展开机构.基于机构位置矢量方程,利用向量封闭投影法,结合D-H坐标变换矩阵建立可展机构拉格朗日动力学模型,用MATLAB编程求... 为解决抛物面式固体反射面天线收拢率及主反射面形面精度较低问题,根据天线面板的运动形式,设计一种固面天线可展开机构.基于机构位置矢量方程,利用向量封闭投影法,结合D-H坐标变换矩阵建立可展机构拉格朗日动力学模型,用MATLAB编程求解机构运动过程驱动力并分析运动学参数对驱动力的影响;利用Workbench软件分析天线收拢和展开状态下基频及阵型,采用Design Exploration优化模块中响应面法分析结构参数对可展机构基频的影响和参数灵敏度;研制天线原理样机并进行展开功能试验和模态测试,对天线展开功能和结构动力学分析进行验证.结果表明:可展机构翻转比展开过程驱动力大很多,减小输入速度、调整球铰位置和减小初始夹角能降低机构翻转过程驱动力;收拢和展开状态下天线基频满足设计要求,支撑杆尺寸参数对可展机构基频影响比切换连杆大,但可增加切换连杆尺寸参数适当提高机构基频;可展机构可重复实现天线展开功能,展开状态下天线基频和阵型与分析结果接近,具备很好的结构动力学性能. 展开更多
关键词 固面天线 展开机构 动力学模型 驱动力 基频 展开功能
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空间对称型7R机构运动特性分析及组合应用
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作者 韩博 许允斗 +3 位作者 姚建涛 郑东 张硕 赵永生 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期281-293,共13页
提出了一种空间对称型7R机构,可利用此机构组合构造空间可展开机构。通过旋量拓扑图分析了其整体自由度,得到了其运动副轴线方位变化时整体机构自由度数目的变化情况;基于反螺旋理论分析了运动副轴线方位不同的情况下运动输出构件的自... 提出了一种空间对称型7R机构,可利用此机构组合构造空间可展开机构。通过旋量拓扑图分析了其整体自由度,得到了其运动副轴线方位变化时整体机构自由度数目的变化情况;基于反螺旋理论分析了运动副轴线方位不同的情况下运动输出构件的自由度数目和性质,并针对其瞬时性做了判别,发现其在不同运动副轴线方位布置情况下会出现局部自由度与瞬时自由度;分析了机构在不同驱动情况下的奇异特性,得到了机构在不同的驱动下处于奇异位形时的几何条件;最后选定自由度为1时的空间对称型7R机构组合构造了一类单自由度多棱锥型空间可展开机构,通过设置其运动副轴线方位,可以使其具有较大收拢率,同时当机构完全展开时,奇异特性使得其具有较好的力学性能。通过多个棱锥型空间可展开机构的组合,可以构造出新型大尺度空间可展开机构,在航空航天领域具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 7R机构 展开机构 自由度 奇异性 螺旋理论
一种空间可展开的伸缩机构研究 预览
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作者 关奉伟 曹乃亮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期103-109,共7页
提出了一种基于薄壁开口管的一维空间伸缩机构。介绍了薄壁开口管收拢展开原理,分析了薄壁开口管的截面特性,基于经典层合板理论,推导其双稳态特性的稳定条件,给出了稳态构型点。通过有限元分析,求解出不同直径、张角的开口管的屈曲刚... 提出了一种基于薄壁开口管的一维空间伸缩机构。介绍了薄壁开口管收拢展开原理,分析了薄壁开口管的截面特性,基于经典层合板理论,推导其双稳态特性的稳定条件,给出了稳态构型点。通过有限元分析,求解出不同直径、张角的开口管的屈曲刚度。提出了摩擦驱动的薄壁开口管展开形式,采用弧面驱动辊子实现与薄壁开口管过渡段的壁面紧密贴合。设计制造了薄壁开口管伸缩机构样机,并开展了试验验证。试验结果表明,该伸展臂可以实现轴向50N负载下的稳定运动,采用三套伸展臂组件周向均匀布置,同步驱动,实现了可展开遮光罩重力卸载下的展开试验。 展开更多
关键词 展开机构 开口管 航天器 复合材料
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大口径空间主反射镜拼接化结构技术综述 被引量:3
4
作者 李旭鹏 石进峰 +2 位作者 王炜 王永杰 樊学武 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第3期22-34,共13页
空间主反射镜拼接化是未来宇宙观测的发展趋势之一,相比传统的整镜形式空间主镜,拼接主反射镜具有大口径、突破运载器整流罩尺寸限制、高分辨率、轻质和主动调节等特点。根据国内外相关文献和研究项目中主反射镜的拼接化结构形式不同... 空间主反射镜拼接化是未来宇宙观测的发展趋势之一,相比传统的整镜形式空间主镜,拼接主反射镜具有大口径、突破运载器整流罩尺寸限制、高分辨率、轻质和主动调节等特点。根据国内外相关文献和研究项目中主反射镜的拼接化结构形式不同,将可展开拼接式空间主反射镜分为了在轨展开式、在轨拼接式和在轨分布式等三大类,并分别阐述了三种空间拼接主镜的概念、特点与拼接结构形式。按照三种分类形式分别介绍了目前已知的空间拼接式主反射镜项目的研究背景和研究内容。归纳了主反射镜拼接化结构所涉及的关键技术,总结了空间主反射镜拼接化结构设计在拼接精度和面形精度两个方面的研究难点。 展开更多
关键词 光学设计 空间光学 拼接结构 展开机构 拼接主反射镜 结构设计
一种空间超大型可展开柔性聚光器
5
作者 李丽芳 郭朋真 刘荣强 《航空学报》 CSCD 北大核心 2018年第S1期120-128,共9页
面向空间太阳能电站(SSPS)对大口径太阳能聚光器的应用需求,提出一种超大型、轻量化、高精度的空间可展开柔性聚光器的新构型。采取理论建模、计算仿真、优化设计相结合的方法对其抛物面构型原理、展开机构折展原理、展开态结构稳定性... 面向空间太阳能电站(SSPS)对大口径太阳能聚光器的应用需求,提出一种超大型、轻量化、高精度的空间可展开柔性聚光器的新构型。采取理论建模、计算仿真、优化设计相结合的方法对其抛物面构型原理、展开机构折展原理、展开态结构稳定性、动态聚焦精度等问题进行研究,并完成大口径可展开柔性聚光器的设计。提出了基于多层弹性花瓣镜体复合结构的大口径柔性聚光器优化创新设计方法。由于采用薄板柔索结构,本聚光器具有精度高、展收体积比大、质量轻、在线控制简单等优点,为空间太阳能电站千米级聚光器提供一种创新设计方法。 展开更多
关键词 空间太阳能电站SSPS 超大型 展开机构 柔性聚光器 优化设计方法
考虑横向曲率的超弹性铰链纯弯曲非线性力学建模与实验 预览
6
作者 杨慧 王岩 刘荣强 《振动与冲击》 CSCD 北大核心 2018年第8期47-53,共7页
超弹性铰链依靠自身大挠度弹性折叠存储的弹性势能实现弹性展开,在卫星天线、太阳翼和空间探测任务中具有重要应用价值。基于Calladine壳体理论和冯卡门薄板大挠度理论,提出了纯弯曲状态下各项同性材料超弹性铰链的总应变能解析模型。... 超弹性铰链依靠自身大挠度弹性折叠存储的弹性势能实现弹性展开,在卫星天线、太阳翼和空间探测任务中具有重要应用价值。基于Calladine壳体理论和冯卡门薄板大挠度理论,提出了纯弯曲状态下各项同性材料超弹性铰链的总应变能解析模型。该模型综合纵向拉伸、纵向弯曲和横向弯曲曲率的影响,并利用最小势能原理推导出非线性弯曲力矩;通过数值研究分析几何参数对峰值力矩的影响,搭建试验平台验证解析模型的准确性;加工12种不同曲率半径、厚度和中心角的镍钛合金超弹性铰链样件;通过试验测量出每个样件在同向和反向弯曲准静态折叠时的峰值力矩,验证了理论模型的准确性。该研究可以用来分析和测试其它类似薄壁超弹性铰链在纯弯曲状态下的峰值力矩,对于设计超弹性铰链具有重大意义。 展开更多
关键词 展开机构 超弹性铰链 非线性弯曲响应 突然翻转 大挠度弯曲
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含铰链间隙板式卫星天线展开精度分析 被引量:1
7
作者 丁建中 王春洁 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2625-2631,共7页
板式卫星天线展开机构在航天领域有着广泛的应用,其空间尺寸大,拓扑结构复杂,构件之间多用铰链联结,卫星天线对指向精度要求较高,应考虑铰链间隙对指向精度的影响。含铰链间隙的卫星天线展开机构的指向精度分析建模复杂、求解困难... 板式卫星天线展开机构在航天领域有着广泛的应用,其空间尺寸大,拓扑结构复杂,构件之间多用铰链联结,卫星天线对指向精度要求较高,应考虑铰链间隙对指向精度的影响。含铰链间隙的卫星天线展开机构的指向精度分析建模复杂、求解困难,为此提出了矩阵法分块建模的分析方法,将复杂的整机模型分解成锁定机构计算模型与2个单闭环机构计算模型,分别分析计算铰链间隙对其精度造成的影响,建立整机的计算模型并采用粒子群优化算法进行求解,得到某特定构型的板式卫星天线在极恶劣工况下展开的指向误差为0.067°。研究表明,建立的计算模型精度高,通过智能优化算法求解可以快速得到卫星可展开机构的指向精度极恶劣值,为展开机构的误差补偿设计提供参考。 展开更多
关键词 展开机构 误差分析 铰链间隙 运动学分析 粒子群优化算法
多模块可展机构运动学分析及驱动设计 预览 被引量:1
8
作者 刘荣强 金光 +2 位作者 刘兆晶 张静 吴楠 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第B12期65-71,共7页
由于可折展机构在空间任务中的展开需要,其运动学分析和驱动设计至关重要。根据空间多模块可展开机构中单个模块的周向周期性及多模块连接的非完全周期性特点,首先基于复数法和机构单元的拆分思想进行了单个模块的运动学建模,同时进行... 由于可折展机构在空间任务中的展开需要,其运动学分析和驱动设计至关重要。根据空间多模块可展开机构中单个模块的周向周期性及多模块连接的非完全周期性特点,首先基于复数法和机构单元的拆分思想进行了单个模块的运动学建模,同时进行了满足曲面拟合条件的多模块展开机构的几何建模,并进行了多模块可展开机构的运动学分析,得到多模块联动过程中运动部件的位置与模块间偏角的关系曲线,随着滑块位移的增大,外层模块与内层模块的偏角增大,最大值为1.22°。基于可展开机构的运动学分析,得到不同驱动方式下滑块和铰链在机构展开过程中的受力变化曲线,进行展开机构的驱动分析及低质量和高可靠性的驱动设计,为展开机构的顺利展开提供保障。 展开更多
关键词 航空宇航制造工程 展开机构 多模块 运动学分析 驱动设计
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太阳帆航天器展开机构柔性动力学建模 被引量:3
9
作者 胡洁 杨萱 《微计算机信息》 2012年第4期 155-156,71,共3页
研究了大型太阳帆航天器展开机构的柔性动力学建模问题。首先对结合模态综合法和混合坐标法介绍了太阳帆展开机构柔性动力学一般模型建立过程。根据工程需要对展开机构进行模态分析,给出了工程实用的各耦合系数的计算表达式,并计算出... 研究了大型太阳帆航天器展开机构的柔性动力学建模问题。首先对结合模态综合法和混合坐标法介绍了太阳帆展开机构柔性动力学一般模型建立过程。根据工程需要对展开机构进行模态分析,给出了工程实用的各耦合系数的计算表达式,并计算出各耦合系数。 展开更多
关键词 太阳帆 展开机构 动力学模型 混合坐标法 耦合系数
星载可展开天线研究 被引量:1
10
作者 王宏建 刘和光 张德海 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期263-269,共7页
海洋二号卫星微波校正辐射计天线(HY-2 CRA)是高增益、低副瓣、高波束效率、低损耗的天线子系统.其高主波束效率、低损耗等要求对天线展开精度、形面精度、测试等提出了极大挑战.由于卫星发射整流罩结构限制,天线采用可展开机构形式,... 海洋二号卫星微波校正辐射计天线(HY-2 CRA)是高增益、低副瓣、高波束效率、低损耗的天线子系统.其高主波束效率、低损耗等要求对天线展开精度、形面精度、测试等提出了极大挑战.由于卫星发射整流罩结构限制,天线采用可展开机构形式,并用正交模耦合器实现频率复用.天线频率分别达到18.7 GHz,23.8 GHz和37 GHz.为了减小天线形面变形,保证天线波束指向,天线反射面(包括反射面支架、馈源支架)采用碳纤维复合材料,确保天线在宇宙空间变形尽可能小.本文就HY-2 CRA的设计、加工、测试等进行了论述. 展开更多
关键词 正交模耦合器 微波校正辐射计 形面精度 展开机构
某卫星大型天线真空低温展开试验 预览 被引量:2
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作者 从强 徐燕菱 《航天器环境工程》 2010年第2期共3页
文章采用试验件主动控温的方法,完成了某卫星大型天线常压低温展开试验,对天线进行了展开控制和结构应变及展开阻力矩的测试,试验结果验证了天线在空间复杂温度环境中成功解锁、展开和锁定的能力,为大型空间展开机构的地面试验积累了经验.
关键词 天线 展开机构 真空 低温
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一种径向可展开机构的结构及运动学分析 预览 被引量:1
12
作者 安明明 李团结 李涛 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期 343-346,365,共5页
根据一种径向可展开平面多杆机构的结构几何关系,推导了成角构件组成的剪式单元铰接点的轨迹方程,分析了铰接点沿径向运动时剪式单元中的结构约束条件,建立了剪式结构单元的运动学方程.然后采用坐标变换方法建立了可展开机构展开过程的... 根据一种径向可展开平面多杆机构的结构几何关系,推导了成角构件组成的剪式单元铰接点的轨迹方程,分析了铰接点沿径向运动时剪式单元中的结构约束条件,建立了剪式结构单元的运动学方程.然后采用坐标变换方法建立了可展开机构展开过程的运动学模型,揭示了这种可展开机构一些新的特性,包括最大展开范围条件和成角构件结构间的关系.通过分析机构中所有铰接点均沿径向运动的特例,建立了多层可展开机构的结构关系及运动学模型.仿真实例表明了该运动学分析的正确性. 展开更多
关键词 展开机构 多杆机构 剪式单元 结构分析 运动学
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多环闭链空间可展开机构力一热耦合协同优化 预览
13
作者 李团结 周博 王鹏 《西安电子科技大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期42-47,共6页
针对一种多环闭链空间可展开机构的力一热耦合设计问题,首先列写了展开单元机构的静力学平衡方程,完成了展开单元的静力学分析,进而根据虚功原理,求得机构在展开态下的转动刚度;然后综合考虑机构的力热性能,以杆件横截面尺寸为设... 针对一种多环闭链空间可展开机构的力一热耦合设计问题,首先列写了展开单元机构的静力学平衡方程,完成了展开单元的静力学分析,进而根据虚功原理,求得机构在展开态下的转动刚度;然后综合考虑机构的力热性能,以杆件横截面尺寸为设计变量,以机构在太空环境下整个展开过程中的热变形小、重量轻、展开态下的基频高和转动刚度大作为优化目标,采用协同优化方法建立了多环闭链空间可展开机构协同优化的数学模型;通过数值求解,得到该机构所有杆件的横截面尺寸参数最优值.分析结果表明,优化后的机构热变形降低了约56%,展开态基频提高了约39%,展开单元的重量与转动刚度均满足设计指标. 展开更多
关键词 空间展开机构 力一热耦合 数学建模 多环闭链 协同优化 优化设计
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一种多环闭链空间可展开机构的尺度协同优化设计 预览 被引量:1
14
作者 李团结 王鹏 《西安电子科技大学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期19-24,共6页
设计了一种新型多环闭链空间可展开机构,建立了该机构的回路约束方程,完成了可展开机构的位置分析.然后,在给定展开口径与展开角度范围的前提下,以各杆杆长为设计变量,以展收比最大、驱动行程最小和最小传动角最大作为优化目标,... 设计了一种新型多环闭链空间可展开机构,建立了该机构的回路约束方程,完成了可展开机构的位置分析.然后,在给定展开口径与展开角度范围的前提下,以各杆杆长为设计变量,以展收比最大、驱动行程最小和最小传动角最大作为优化目标,采用协同优化方法,将优化设计问题分成两级:1个系统级和并行的3个子系统级.系统级用来统一协调各子系统间耦合变量的不一致性,3个子系统级的优化目标分别是使各子系统的优化方案与系统级所提供的目标方案之间的差异最小.完成了该机构协同优化的数学建模,进而得到该机构在总目标函数下的尺度参数最优值.算例结果表明,该机构可同时达到15:1的展收比、198mm的驱动行程和22°的最小传动角,机构展开运动平稳、无死点. 展开更多
关键词 空间展开机构 位置分析 数学建模 协同优化 优化设计 尺度设计
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基于液态金属的锁紧/解锁装置在空间展开机构中的应用 预览 被引量:1
15
作者 尚立斌 王安平 +1 位作者 王珂 何志祝 《载人航天》 CSCD 2017年第4期572-576,共5页
针对空间可展开机构中使用爆炸螺栓有明显冲击振动缺点的问题,基于液态金属合金材料熔点较低、合金成分可调、材料性质可设计的特性,提出了将液态金属应用于空间可展开机构的锁紧/解锁装置设计中。初步设计了一种锁紧/解锁机构,对设... 针对空间可展开机构中使用爆炸螺栓有明显冲击振动缺点的问题,基于液态金属合金材料熔点较低、合金成分可调、材料性质可设计的特性,提出了将液态金属应用于空间可展开机构的锁紧/解锁装置设计中。初步设计了一种锁紧/解锁机构,对设计的机构进行了仿真失效分析,指出该机构在低于2300N承载力下有着较好的锁紧能力;设计了拉伸承力试验,得到可承受的拉伸应力会大于19.2MPa的结论,且设计了对锁紧/解锁装置的加热试验,该试验证明机构可顺利解锁。由此初步得出了液态金属可以在空间可展开机构上得到应用的结论,为液态金属在进一步的实际工程应用中提供参考。 展开更多
关键词 空间展开机构 液态金属 结构设计 锁紧/解锁装置
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星载预应力可展开结构收拢状态的确定、分析与试验 预览 被引量:2
16
作者 曹长明 关富玲 +1 位作者 徐彦 黄河 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第22期129-135,共7页
针对星载预应力可展开结构收拢状态缺乏明确的判定标准,且需满足运载火箭主动飞行段力学环境要求的难点,提出了整星“稳定”收拢状态的确定标准,并对其“稳定”收拢状态下结构的强度、刚度进行有限元分析和相关试验验证,为后续预应... 针对星载预应力可展开结构收拢状态缺乏明确的判定标准,且需满足运载火箭主动飞行段力学环境要求的难点,提出了整星“稳定”收拢状态的确定标准,并对其“稳定”收拢状态下结构的强度、刚度进行有限元分析和相关试验验证,为后续预应力可展开结构收拢状态的研究提供了借鉴。基于星载预应力可展开结构,通过试验研究了捆绳预紧力与收拢状态结构基频及平均熔断时间的关系并确定了捆绳预紧力;利用 ANSYS 对整星“稳定”收拢状态进行了有限元建模及强度、模态分析;通过振动台试验和锤击法测基频试验对比验证了有限元分析结果的合理性。 展开更多
关键词 预应力展开机构 收拢状态 力学分析 基频模态 振动台试验 锤击法
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空间可展开机构设计分析系统的研究 预览
17
作者 许妍妩 王春洁 宋顺广 《自动化与仪表》 北大核心 2013年第7期1-4,共4页
空间可展开机构设计过程中存在建模分析周期长、设计数据和设计流程不易管理等问题,导致设计过程效率低、设计结果不理想。基于对多种CAD/CAE软件的二次开发集成和数据库的应用,提出了空间可展开机构的自动化设计分析方法,基于VC++开... 空间可展开机构设计过程中存在建模分析周期长、设计数据和设计流程不易管理等问题,导致设计过程效率低、设计结果不理想。基于对多种CAD/CAE软件的二次开发集成和数据库的应用,提出了空间可展开机构的自动化设计分析方法,基于VC++开发集成了空间可展开机构设计分析系统软件,实现了机构参数化建模、自动化力学分析,优化设计以及设计数据的管理,有效提高了产品设计效率和质量。 展开更多
关键词 空间展开机构 设计分析自动化 数据管理 CAD CAE软件二次开发
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一类空间对称6R机构的运动学研究及组合应用 被引量:1
18
作者 杨毅 张武翔 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3459-3469,共11页
可展开平板机构已广泛应用于平板天线、太阳翼等航天机构产品.为提高可展开平板机构的刚度和展收比,将空间对称6R机构应用于可展开平板机构设计.首先,根据约束条件,计算后给出了一种空间3R运动链的几何参数关系;然后,结合螺旋理论,分析... 可展开平板机构已广泛应用于平板天线、太阳翼等航天机构产品.为提高可展开平板机构的刚度和展收比,将空间对称6R机构应用于可展开平板机构设计.首先,根据约束条件,计算后给出了一种空间3R运动链的几何参数关系;然后,结合螺旋理论,分析了该3R运动链的约束螺旋系;进而根据对称性,研究了空间对称6R机构的自由度、奇异性等运动特征;在此基础上,提出了一种特殊的空间对称6R转动机构;最后,研究了空间对称6R机构的组合方法,设计出一种新型单自由度可展开平板组合机构,并对其进行了运动学仿真验证.该可展机构具有二维方向的展开收拢能力,为可展开平板机构的创新设计提供了有益参考. 展开更多
关键词 展开平板机构 6R机构 自由度 机构组合 螺旋理论
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