由于一定的設計缺陷或者技術故障,部分曲面可展機構在工程應用中未能完全展開,從而導致預設任務失敗,并帶來了巨大的經(jīng)濟損失。為了提高曲面可展機構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構,并在構型設計、自由度分析計算、展開運動學和動力學分析以及組網(wǎng)機構的奇異消除等方面展開了深入的研究。針對大型曲面的設計需要,基于中心投影原理,得到了全展開狀態(tài)下的可展機構的理論模型,并得出了組網(wǎng)機構的單元輪廓均為非對稱三棱臺。針對此單元輪廓特點,對其進行了構型設計。本文以平面對稱雙4R機構為基礎,輔之以空間7R機構和平面對稱雙5R機構,擴展得到了三棱臺單元機構,并進一步運用螺旋理論計算驗證了此機構的單自由度折展特性。為了分析其運動學特性,運用D-H參數(shù)法建立了可折展三棱臺機構的運動學模型,求出了機構內(nèi)任意質(zhì)點的位置、速度以及加速度表達式。基于運動學分析,進一步建立了本文所提可折展機構的展開動力學模型,運用拉格朗日法推導了驅(qū)動力矩與展開過程相關運動參數(shù)之間的表達式。由于本文所提桁架式機構內(nèi)部潛在運動奇異問題,針對該機構中運動奇異的消除方法,一方面,本文設計了彈性關節(jié)用以替換存在奇異的剛性構件,從... 

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

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

桁架式空間可展天線

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文由于全柔性可展機構的展開過程不易控，研究人員開始考慮剛、柔混用機構。上文中的纏繞肋可展天線也可歸為此類機構。Boesch 等[19]研制了一款可用于空間天線的折展關節(jié)（如圖 1-2 a）所示），在上下兩端的剛性件之間使用長、短兩種帶狀彈簧進行聯(lián)接，能實現(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），可用作剛性構件之間的連接鉸鏈以實現(xiàn)折展。

23 3 24( )f 至于側面的雙 5R 機構，由于其在三棱臺機構中處于隨動狀態(tài)，因此可以對其進行一定的坐標轉(zhuǎn)換從而得到其相應的運動軌跡。如圖 3-9 所示，機構中3O ，3A ，3G 和3H 等四個點分別與 2 號雙 4R 機構中1F ，1E 以及 1 號雙 4R 機構中0E ，0F 對應重合。由于此四點的位姿矩陣都已經(jīng)得到，因此可以用于確定輔助機構的三個輸入變量，從而進一步得到各個關節(jié)的具體位姿矩陣。根據(jù)圖 3-9，可以得到此輔助面雙 5R 機構所在平面的法向量5 R1 0 1 0Norm E F F E(3-29)而 2 號雙 4R 機構所在平面的法向量為4 _ 2[ cos(π / 3) sin(π / 3) 0]RNorm (3-30)對應 1 號雙 4R 機構所在平面的法向量為4 _1[1 0 0]RNorm(3-31)即可得到每個時刻的二面角表示如下5 45 4arccosR RRotR R Norm NormNorm Norm(3-32)


本文編號：3303074