本文關(guān)鍵詞：含彈性構(gòu)件的鉸接式可展開(kāi)支撐臂設(shè)計(jì)與分析

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【摘要】：隨著太空探索的不斷深入,空間可展開(kāi)支撐臂承擔(dān)起了越來(lái)越多的任務(wù),其能否在太空中平順展開(kāi),能否滿足剛度和強(qiáng)度的需求,能否達(dá)到預(yù)期的工作年限,對(duì)空間探測(cè)任務(wù)影響極大,甚至決定整個(gè)太空項(xiàng)目的成敗。本文在基于對(duì)國(guó)內(nèi)外可展開(kāi)支撐臂結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)的理解上,結(jié)合本課題支撐臂的各項(xiàng)指標(biāo),設(shè)計(jì)了一款含彈性構(gòu)件的鉸接式可展開(kāi)支持臂。介紹了支撐臂展收原理,根據(jù)可展開(kāi)單元和彈性構(gòu)件的幾何特點(diǎn)及工作狀態(tài),分析彈性構(gòu)件的受力情況,獲得彈性構(gòu)件的簡(jiǎn)化力學(xué)模型,給出可用于支撐臂的彈性構(gòu)件幾何參數(shù)和材料屬性。設(shè)計(jì)了支撐臂的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。分析了支撐臂的靜力學(xué)特性。根據(jù)可展開(kāi)支撐臂各節(jié)點(diǎn)的受力情況,建立支撐臂各剛度的表達(dá)式,并研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)支撐臂剛度的影響,同時(shí)運(yùn)用有限元法求解支撐臂各剛度對(duì)比分析拉索半徑對(duì)支撐臂桁架剛度的影響。建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)模型。建立支撐臂任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程,研究其運(yùn)動(dòng)學(xué)特性;建立支撐臂展開(kāi)過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型,研究在不同驅(qū)動(dòng)策略下驅(qū)動(dòng)力隨時(shí)間變化的規(guī)律;利用有限元分析軟件研究支撐臂桁架動(dòng)力學(xué)特性,獲得各階模態(tài)頻率及其對(duì)應(yīng)振型圖。制備可用于支撐臂的彈性構(gòu)件,并完成支撐臂原理樣機(jī)研制和試驗(yàn)。完成支撐臂展收動(dòng)作,并對(duì)展開(kāi)剛化狀態(tài)下的支撐臂進(jìn)行靜力加載、試驗(yàn)?zāi)B(tài)等測(cè)試,了解其運(yùn)動(dòng)特性并驗(yàn)證理論分析的適用性。測(cè)試結(jié)果表明,該含彈性構(gòu)件的鉸接式可展開(kāi)支撐臂具有剛度高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：可展開(kāi)支撐臂 彈性構(gòu)件 靜力學(xué) 動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V423
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題來(lái)源及研究的背景和意義8
• 1.2 空間可展開(kāi)支撐臂國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀8-17
• 1.2.1 薄壁管式支撐臂8-10
• 1.2.2 套筒式支撐臂10-11
• 1.2.3 盤(pán)壓桿式支撐臂11-14
• 1.2.4 鉸接式支撐臂14-16
• 1.2.5 整體張拉式支撐臂16-17
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 含彈性構(gòu)件鉸接式支撐臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 支撐臂桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-21
• 2.2.1 支撐臂可展單元展收原理18-19
• 2.2.2 支撐臂單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-21
• 2.3 支撐臂彈性構(gòu)件設(shè)計(jì)與分析21-28
• 2.3.1 彈性構(gòu)件的受力分析21-22
• 2.3.2 彈性構(gòu)件軸心受壓的大撓度彈性理論22-25
• 2.3.3 彈性構(gòu)件軸心受壓的有限元數(shù)值模擬25-28
• 2.4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 含彈性構(gòu)件鉸接式支撐臂靜力學(xué)特性分析31-44
• 3.1 引言31
• 3.2 支撐臂靜力學(xué)參數(shù)研究31-41
• 3.2.1 節(jié)點(diǎn)受力分析31-33
• 3.2.2 支撐臂軸向剛度33-36
• 3.2.3 支撐臂抗彎剛度36-37
• 3.2.4 支撐臂抗扭剛度37-41
• 3.3 基于有限元法的靜力學(xué)分析41-43
• 3.3.1 支撐臂有限元模型的建立41
• 3.3.2 支撐臂靜載能力仿真分析41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 含彈性構(gòu)件支撐臂運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性分析44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 可展開(kāi)支撐臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析44-48
• 4.2.1 支撐臂任一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析44-46
• 4.2.2 不同驅(qū)動(dòng)策略下支撐臂運(yùn)動(dòng)規(guī)律46-48
• 4.3 支撐臂展開(kāi)過(guò)程動(dòng)力學(xué)建模48-52
• 4.3.1 桿件能量函數(shù)48-49
• 4.3.2 支撐臂展開(kāi)過(guò)程動(dòng)力學(xué)方程49-52
• 4.4 支撐臂展開(kāi)后動(dòng)力學(xué)分析52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 含彈性構(gòu)件鉸接式支撐臂樣機(jī)研制及試驗(yàn)分析55-67
• 5.1 引言55
• 5.2 支撐臂彈性構(gòu)件力學(xué)性能測(cè)試55-57
• 5.2.1 彈性構(gòu)件的制備55-56
• 5.2.2 彈性構(gòu)件的力學(xué)性能測(cè)試56-57
• 5.3 支撐臂功能驗(yàn)證試驗(yàn)57-59
• 5.3.1 支撐臂原理樣機(jī)研制57-58
• 5.3.2 支撐臂樣機(jī)折展過(guò)程測(cè)試58-59
• 5.4 支撐臂靜載試驗(yàn)59-62
• 5.4.1 支撐臂軸向抗壓剛度測(cè)試59-61
• 5.4.2 支撐臂抗彎剛度測(cè)試61-62
• 5.5 支撐臂動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)62-66
• 5.5.1 模態(tài)試驗(yàn)原理62-63
• 5.5.2 模態(tài)試驗(yàn)測(cè)試63-65
• 5.5.3 試驗(yàn)結(jié)果分析65-66
• 5.6 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 葛雙好;張蔚波;王佩鳳;魏南;;基于模態(tài)實(shí)驗(yàn)的機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的分析[J];機(jī)床與液壓;2015年01期

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本文編號(hào)：548246