摘要：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.

摘要：针对一种多环闭链空间可展开机构的力-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.

摘要：提出了一种具有稳定平台的全向滚动球形机器人装置.该球形机器人由装在球体内部、相互垂直布置的两台伺服电机驱动,可在平面上全向滚动.在球形机器人内部有一个稳定的仪器、设备搭载平台,这个平台在球体全向滚动过程中始终保持稳定的姿态而不随球体一起滚动.介绍了该球形机器人的结构原理,基于其运动的非完整约束,利用广义欧拉角给出了其运动微分方程,建立了该球形机器人的运动学模型,结合实例对该球形机器人进行了运动分析和仿真.

摘要：网状可展开天线反射面是由柔性绳索与金属丝网缝制而成的.由于不同材料力热差异引起金属丝网与纤维绳索变形不协调,影响了绳索金属丝网组合结构的预应力分布与形面精度,降低了反射面的电性能.为此,有必要研究绳索金属丝网组合结构的力热匹配设计问题.文中采用只承受张力的两节点杆模拟绳索,利用膜模拟金属丝网结构,建立了绳索金属丝网组合结构力学模型,分析了绳索金属丝网组合结构热变形影响规律,对绳索截面参数进行了匹配设计.以环形桁架网状可展开天线为例,仿真结果表明,采用文中的力热匹配设计方法,在温变环境下反射面的热稳定性得到很大的改善,形面精度提高了92%.

摘要：针对空间可展开天线展开过程中冲击过大的问题,提出一种天线展开轨迹与控制系统集成设计方法。利用贝塞尔曲线合成驱动索的输入轨迹,通过天线的运动学关系表达式,可以得到天线展开过程的运动输出轨迹。讨论通过改变贝塞尔曲线控制点位置得到不同天线展开轨迹的可行性,继而为最优展开轨迹设计提供了依据。并基于天线的动力学分析,给出针对展开天线特点的控制系统设计方案。考虑展开轨迹和控制系统的耦合关系,基于优化的方法同时选择贝塞尔曲线控制点位置及控制器增益系数,达到减小天线在展开过程中所受冲击的目标。讨论优化过程中涉及的设计变量及约束方程表达式,该设计问题的求解方法,并给出了仿真步骤。结合典型算例的数值结果,说明该集成设计方法的有效性和合理性。

摘要：针对大口径可展开天线中柔性因素带来的展开过程振动问题,提出一种基于滤波的解耦控制方法。利用瑞利—里兹法构造的假设位移场对变形体进行离散,结合拉格朗日方法建立天线的展开过程多柔体动力学模型。根据动力学分析和展开轨迹的谱分析结果,应用低通滤波器将天线运动反馈分解为纯刚体运动和由柔性因素引起的振动两部分。基于机构的瞬时结构分析,将机构基频与结构基频的概念联系起来,并确定滤波的截止频率。针对两部分反馈信号的特点,分别设计刚性控制器和柔性控制器。刚性控制器保证天线按照预先设计的轨迹展开,柔性控制器用于抑制柔性振动产生的影响。讨论两组控制器增益参数的耦合关系,并基于信号能量相关性分析提出控制器增益参数选取的准则。仿真结果说明该方法的可行性和合理性。

摘要：无源互调是空间复杂大功率微波器件设计和卫星通信技术中的难题.为了揭示微波器件联接扭矩与无源互调功率电平间的数学关系,提出了一种快速计算方法.首先,以二项式的形式推导了互调电压的求解方法;然后,结合传输线理论建立了单点源无源互调数学模型;接着,由实验测得的微波器件I-V特性计算I-V关系式中的非线性系数,代入点源无源互调模型来计算不同联接扭矩下的无源互调功率电平;最后,设计了相应的实验,验证了点源模型预测三阶无源互调功率电平准确性,解决了微波器件在不同联接扭矩下的无源互调预测难题.

摘要：提出了一种行程可调的多杆机构用于计量泵中,建立了该机构的解析运动模型,研究了在不同结构参数条件下计量泵的输出性能,揭示了计量泵的性能与结构参数选择间的关系,为计量泵的设计和控制提供了理论依据.研究结果表明通过调节控制构件的长度可实现活塞行程长度的变化,满足泵工作过程中活塞行程可调和泵中流量可变的要求.

摘要：首先设计了一种包含柔性铰链、驱动扭簧等非传统构件的广义可展开单元,考虑间隙、摩擦、碰撞阻尼以及柔性铰链非线性,建立了间隙和柔性构件非线性耦合的广义可展开单元非线性动力学模型。通过对其展开过程的角位移、角速度、碰撞频率、碰撞力等动力学特性进行数值分析,得到了铰链间隙和扭簧刚度对展开过程平稳性的影响规律。结果表明:间隙对运动平稳性影响较大,使机构的运动呈现非线性现象,主要体现在从动杆角速度以及碰撞力幅值方面。扭簧的刚度与其初始力矩的匹配是广义可展开单元平稳展开的重要因素,通过合理设计扭簧的刚度可以有效抑制机构展开过程中的非线性现象。

摘要：本文应用复数法给出了齿条—齿轮四杆机构的运动综合（函数生成、再现轨迹和运动生成）方程，研究了该机构的多任务综合问题，并用连续法求解综合方程组。文中给出了数值实例，求出了满足多任务设计要求的全部机构，并进一步考虑曲柄存在、运动干涉等实际约束问题，对综合所得机构进行了优选。