由于一定的設(shè)計(jì)缺陷或者技術(shù)故障,部分曲面可展機(jī)構(gòu)在工程應(yīng)用中未能完全展開,從而導(dǎo)致預(yù)設(shè)任務(wù)失敗,并帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了提高曲面可展機(jī)構(gòu)的可靠性和整體剛度,本文提出了一種大型曲面可展桁架式機(jī)構(gòu),并在構(gòu)型設(shè)計(jì)、自由度分析計(jì)算、展開運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析以及組網(wǎng)機(jī)構(gòu)的奇異消除等方面展開了深入的研究。針對(duì)大型曲面的設(shè)計(jì)需要,基于中心投影原理,得到了全展開狀態(tài)下的可展機(jī)構(gòu)的理論模型,并得出了組網(wǎng)機(jī)構(gòu)的單元輪廓均為非對(duì)稱三棱臺(tái)。針對(duì)此單元輪廓特點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行了構(gòu)型設(shè)計(jì)。本文以平面對(duì)稱雙4R機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ),輔之以空間7R機(jī)構(gòu)和平面對(duì)稱雙5R機(jī)構(gòu),擴(kuò)展得到了三棱臺(tái)單元機(jī)構(gòu),并進(jìn)一步運(yùn)用螺旋理論計(jì)算驗(yàn)證了此機(jī)構(gòu)的單自由度折展特性。為了分析其運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,運(yùn)用D-H參數(shù)法建立了可折展三棱臺(tái)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,求出了機(jī)構(gòu)內(nèi)任意質(zhì)點(diǎn)的位置、速度以及加速度表達(dá)式�；谶\(yùn)動(dòng)學(xué)分析,進(jìn)一步建立了本文所提可折展機(jī)構(gòu)的展開動(dòng)力學(xué)模型,運(yùn)用拉格朗日法推導(dǎo)了驅(qū)動(dòng)力矩與展開過程相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的表達(dá)式。由于本文所提桁架式機(jī)構(gòu)內(nèi)部潛在運(yùn)動(dòng)奇異問題,針對(duì)該機(jī)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)奇異的消除方法,一方面,本文設(shè)計(jì)了彈性關(guān)節(jié)用以替換存在奇異的剛性構(gòu)件,從... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

桁架式空間可展天線

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文由于全柔性可展機(jī)構(gòu)的展開過程不易控，研究人員開始考慮剛、柔混用機(jī)構(gòu)。上文中的纏繞肋可展天線也可歸為此類機(jī)構(gòu)。Boesch 等[19]研制了一款可用于空間天線的折展關(guān)節(jié)（如圖 1-2 a）所示），在上下兩端的剛性件之間使用長(zhǎng)、短兩種帶狀彈簧進(jìn)行聯(lián)接，能實(shí)現(xiàn) 90°的旋轉(zhuǎn)角度。Shenoi 等[20]研究了一種薄壁狀可展臂（如圖 1-2 b）所示），可用作剛性構(gòu)件之間的連接鉸鏈以實(shí)現(xiàn)折展。

23 3 24( )f 至于側(cè)面的雙 5R 機(jī)構(gòu)，由于其在三棱臺(tái)機(jī)構(gòu)中處于隨動(dòng)狀態(tài)，因此可以對(duì)其進(jìn)行一定的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換從而得到其相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖 3-9 所示，機(jī)構(gòu)中3O ，3A ，3G 和3H 等四個(gè)點(diǎn)分別與 2 號(hào)雙 4R 機(jī)構(gòu)中1F ，1E 以及 1 號(hào)雙 4R 機(jī)構(gòu)中0E ，0F 對(duì)應(yīng)重合。由于此四點(diǎn)的位姿矩陣都已經(jīng)得到，因此可以用于確定輔助機(jī)構(gòu)的三個(gè)輸入變量，從而進(jìn)一步得到各個(gè)關(guān)節(jié)的具體位姿矩陣。根據(jù)圖 3-9，可以得到此輔助面雙 5R 機(jī)構(gòu)所在平面的法向量5 R1 0 1 0Norm E F F E(3-29)而 2 號(hào)雙 4R 機(jī)構(gòu)所在平面的法向量為4 _ 2[ cos(π / 3) sin(π / 3) 0]RNorm (3-30)對(duì)應(yīng) 1 號(hào)雙 4R 機(jī)構(gòu)所在平面的法向量為4 _1[1 0 0]RNorm(3-31)即可得到每個(gè)時(shí)刻的二面角表示如下5 45 4arccosR RRotR R Norm NormNorm Norm(3-32)


本文編號(hào)：3303074