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：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。

摘要：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2300 N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19.2 MPa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。

摘要：立方星在轨任务期间的能源供给主要依靠蓄电池或体装太阳能电池阵。随着微小航天器技术的发展,立方星功能密度越来越大,星上载荷对功率的需求越来越高,传统的电池板供能方式已很难满足未来空间任务需求。另外,立方星因其特有的尺寸规范和标准,对电池阵的收纳尺寸和展开机构也有特殊应用需求。基于上述背景和立方星的结构特点,设计了一种展开原理简单、扩展性好、折展比大的一维剪叉式空间可展开机构,进行了原理样机的加工制造和地面展开试验,验证了机构设计的功能可行性以及设计参数的合理性。机构展开后阵列发电功率是传统供能方式的3~5倍,且特殊的几何外形可提供被动重力梯度稳定优势,在提升未来立方星载荷能力方面有重要应用价值。

摘要：针对空间可展开机构中的含间隙铰链,建立非线性动力学模型,研究其非线性动力学特性。将含间隙铰链实体等效为“T”字型梁模型,针对两侧端部的径向碰撞和侧向碰撞,首次提出了碰撞点的检测算法。针对不同的碰撞类型,建立相应的非线性接触力和摩擦力分析模型,将碰撞点处的作用力等效施加到“T”字型梁模型上。进行“T”字型梁模型在轴向冲击载荷下的动力学特性分析,并与ANSYS软件的分析结果进行比较,验证了含间隙铰链非线性动力学模型的有效性。分析了有多个含间隙铰链的可展开桁架动力学响应特性,研究含间隙铰链对桁架响应的影响机理。结果表明:采用含间隙铰链的动力学模型,可以更加精确地分析可展开桁架结构的非线性动力学响应,为可展开桁架结构的动力学设计提供支撑。