發(fā)布時間：2025-01-07 04:06

　　 為了解決星載四面體構架式可展開天線運動學和動力學建模分析困難的問題,建立了一種基于螺旋理論的運動學和動力學特性分析方法.首先分析了3RR-3RRR四面體可展機構的構型機理及幾何特征,基于螺旋理論繪制了旋量約束拓撲圖,計算了機構的自由度,結果表明其只有1個自由度.然后對其進行了運動學分析,通過運動旋量的組合運算分析了各個構件的速度,并推導得到了機構的雅可比矩陣,采用旋量導數(shù)表示構件的6維加速度,推導得到了各個花盤和桿件的角加速度與質心線加速度.最后基于牛頓-歐拉方程和虛功原理建立了動力學方程,并進行了數(shù)值計算與仿真驗證,數(shù)值計算結果與仿真結果完全一致,驗證了基于螺旋理論的運動學和動力學特性分析方法的正確性.本文的研究方法在分析過程中各參數(shù)物理意義明確,分析過程較為程式化,易于編程,適合應用于此類空間可展開機構的分析中.

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖1 3RR-3RRR四面體可展機構

星載構架式空間可展開天線中的3RR-3RRR四面體可展機構單元包括4個花盤、3根腹桿和6根同步桿，如圖1所示，3根腹桿長度相同，6根同步桿長度相同，頂花盤所含的3個轉動副均布在其周邊各個側面上，底部3個花盤完全相同，結構與頂花盤略有不同，整體機構為空間對稱型機構，所含運動副均為轉....

圖2 3RR-3RRR四面體可展機構簡圖及坐標系

3RR-3RRR四面體可展機構中，3個腹桿與頂花盤連接的3個轉動副軸線所在平面、3個腹桿與底面花盤連接的3個轉動副軸線所在平面均與底面平行，同一腹桿兩端的轉動副軸線相互平行，同一個同步桿中的3個轉動副軸線相互平行，且所有同步桿中的轉動副軸線與同步桿兩端節(jié)點的連線垂直，同步桿中的轉....

圖3 旋量約束拓撲圖

式中，0是6維零向量．同理得到，在環(huán)路II中閉環(huán)旋量約束方程可以表示為

圖4 四面體可展機構仿真模型

為驗證前述理論分析的正確性，建立了四面體可展機構的3維仿真模型，采用動力學仿真軟件ADAMS和Matlab數(shù)值計算軟件進行數(shù)值計算與仿真模擬驗證，3RR-3RRR四面體可展機構仿真模型如圖4所示．四面體可展機構結構及物理參數(shù)見表1.

本文編號：4024472