發(fā)布時間：2021-02-08 20:18

　　為改善單層環(huán)形桁架式可展天線在大口徑時剛度較低的問題,設(shè)計一種雙層環(huán)形桁架可展機構(gòu),作為大口徑星載天線的支撐與展開機構(gòu)。對雙層環(huán)形桁架可展天線進行結(jié)構(gòu)分解,繪制閉環(huán)可展機構(gòu)單元的旋量約束拓?fù)鋱D,分析機構(gòu)自由度,得出雙層環(huán)形桁架可展機構(gòu)只有一個自由度;基于螺旋理論分析各個構(gòu)件的旋量速度,通過矢量運算得到各個構(gòu)件的角速度和質(zhì)心線速度,并得到速度雅可比矩陣;利用旋量導(dǎo)數(shù)分析機構(gòu)中各個構(gòu)件的旋量加速度,計算得到各個構(gòu)件的角加速度和質(zhì)心線加速度;基于牛頓-歐拉方程和虛功原理,建立整體雙層環(huán)形桁架可展機構(gòu)的動力學(xué)方程,進行數(shù)值計算與仿真驗證。研究結(jié)果表明:計算和仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性;所提雙層環(huán)形桁架可展天線機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)簡單,僅需一個驅(qū)動便可順利展開;基于螺旋理論的運動學(xué)和動力學(xué)分析方法具有明確的物理意義,且分析過程較為程式化,易于編程。 

【文章來源】：兵工學(xué)報. 2020,41(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

6 驅(qū)動力矩

雙層環(huán)形桁架可展天線機構(gòu)如圖1所示，其整體為由連桿鉸接而成的中心對稱桁架機構(gòu)，主要包括內(nèi)層環(huán)形桁架、外層環(huán)形桁架和多個內(nèi)外層桁架連接單元，其內(nèi)層環(huán)形桁架和外層環(huán)形桁架均呈環(huán)狀，且各有上下兩個環(huán)狀桁架機構(gòu)，內(nèi)外層桁架連接單元為剪叉機構(gòu)單元，整體機構(gòu)通過位于節(jié)點處的花盤連接件連接。圖1(a)和圖1(b)分別為雙層環(huán)形桁架可展天線機構(gòu)的完全收攏狀態(tài)和完全展開狀態(tài)，是其收藏運輸和在軌工作時的位形狀態(tài)。在整個機構(gòu)的展開或收攏運動過程中其將處于半展開狀態(tài)(見圖2(a))，也是它的一般位形狀態(tài)。半展開的內(nèi)層環(huán)形桁架機構(gòu)和外層環(huán)形桁架機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，均由平面3R機構(gòu)(R代表轉(zhuǎn)動副)通過花盤連接件連接組成，內(nèi)外層環(huán)形桁架通過中間的剪叉機構(gòu)單元連接，整體機構(gòu)中所含運動副均為轉(zhuǎn)動副。對雙層環(huán)形桁架可展機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分解，可以將其分解為一個閉環(huán)可展機構(gòu)單元、多個非閉環(huán)可展機構(gòu)單元以及兩個平面3R機構(gòu)，如圖2(b)所示。

圖1(a)和圖1(b)分別為雙層環(huán)形桁架可展天線機構(gòu)的完全收攏狀態(tài)和完全展開狀態(tài)，是其收藏運輸和在軌工作時的位形狀態(tài)。在整個機構(gòu)的展開或收攏運動過程中其將處于半展開狀態(tài)(見圖2(a))，也是它的一般位形狀態(tài)。半展開的內(nèi)層環(huán)形桁架機構(gòu)和外層環(huán)形桁架機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，均由平面3R機構(gòu)(R代表轉(zhuǎn)動副)通過花盤連接件連接組成，內(nèi)外層環(huán)形桁架通過中間的剪叉機構(gòu)單元連接，整體機構(gòu)中所含運動副均為轉(zhuǎn)動副。對雙層環(huán)形桁架可展機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分解，可以將其分解為一個閉環(huán)可展機構(gòu)單元、多個非閉環(huán)可展機構(gòu)單元以及兩個平面3R機構(gòu)，如圖2(b)所示。2 雙層環(huán)形桁架可展機構(gòu)自由度分析

【參考文獻】：
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