【摘要】：三角形桁架鉸接伸展臂是一種空間可展開折疊結(jié)構(gòu),廣泛應用于各種空間大型可伸展機構(gòu)中。三角形桁架鉸接伸展臂通常由縱桿、橫桿以及伸縮拉桿和鉸鏈等構(gòu)成,由步進電機提供動力驅(qū)動伸展臂展開。伸展臂展開后,伸縮拉桿在預緊力的作用下張緊,但振動幅度較大時伸縮拉桿會松弛,因此有必要研究伸縮拉桿對伸展臂力學性能的影響。本文圍繞伸縮拉桿對展開狀態(tài)下三縱桿鉸接伸展臂的力學性能影響進行了分析和研究。本文主要研究工作和結(jié)論如下:(1)基于有限元方法建立較為準確的伸展臂結(jié)構(gòu)有限元模型;計算研究了伸展臂在全展開狀態(tài)下的拉伸、扭轉(zhuǎn)以及彎曲靜剛度,分析了伸縮拉桿的尺寸參數(shù)對伸展臂靜剛度的影響。結(jié)果表明:伸縮拉桿尺寸的減小會導致伸展臂靜剛度的減小。所以,伸縮拉桿橫截面尺寸應取到滿足工況要求的較小值以保證結(jié)構(gòu)輕量。(2)運用Lanczos方法和Riks方法聯(lián)合計算伸展臂線性和非線性屈曲臨界載荷;研究伸縮拉桿幾何參數(shù)對伸展臂臨界載荷的影響,研究了伸縮拉桿預緊力對伸展臂穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:伸縮拉桿尺寸的減小能降低伸展臂的穩(wěn)定性,適當?shù)脑龃笊炜s拉桿的尺寸有利于提高伸展臂的穩(wěn)定性;增大伸縮拉桿預緊力能提高伸展臂穩(wěn)定性。(3)對伸展臂結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析,得到伸展臂特征值軌跡;運用HHT算法研究伸縮拉桿的幾何尺寸對伸展臂模態(tài)及動力學響應的影響。結(jié)果表明:伸展臂主要變形模式為彎曲變形;伸縮拉桿尺寸增大導致結(jié)構(gòu)的速度和加速度響應降低。(4)基于結(jié)構(gòu)被動控制理論,給出結(jié)構(gòu)控制方案。施加摩擦后,伸展臂加速度響應降低了30%,為伸展臂結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了可靠的依據(jù)和有效的結(jié)論。
【圖文】：

圖 1.1 和平號空間站 圖 1.2 天空實驗室空間站前蘇聯(lián)解體后，美蘇太空競賽也落下帷幕，然而關(guān)于空間站領(lǐng)域的研究和發(fā)展并沒有停下腳步[10-12]。冷戰(zhàn)結(jié)束后，美國和新成立的俄羅斯聯(lián)邦展開了太空合作，兩國合作研發(fā)了兩個著名的空間站應用艙，一個是光譜號遙感艙，另一個是自然號地球觀測艙[13]。除此之外，美國的航天飛機亞特蘭蒂斯號于 1995 年 6 月與俄羅斯的和平號空間站成功實現(xiàn)對接。1998 年 1 月，世界上總計 15 個國家簽署了一份具有跨時代意義的重大協(xié)議——組建國際空間站[14-15]，該空間站以美國的自由號空間站為基礎(chǔ)，，對其進行進一步地完善和組裝，隨著國際空間站的最后一個組件在 2011 年 12 月被發(fā)射上天與其他組件順利會合，國際空間站的組裝工作圓滿完成。國際空間站由美國宇航局負責管理，預計服役到 2024 年。

圖 1.1 和平號空間站 圖 1.2 天空實驗室空間站前蘇聯(lián)解體后，美蘇太空競賽也落下帷幕，然而關(guān)于空間站領(lǐng)域的研究和發(fā)展并沒有停下腳步[10-12]。冷戰(zhàn)結(jié)束后，美國和新成立的俄羅斯聯(lián)邦展開了太空合作，兩國合作研發(fā)了兩個著名的空間站應用艙，一個是光譜號遙感艙，另一個是自然號地球觀測艙[13]。除此之外，美國的航天飛機亞特蘭蒂斯號于 1995 年 6 月與俄羅斯的和平號空間站成功實現(xiàn)對接。1998 年 1 月，世界上總計 15 個國家簽署了一份具有跨時代意義的重大協(xié)議——組建國際空間站[14-15]，該空間站以美國的自由號空間站為基礎(chǔ)，對其進行進一步地完善和組裝，隨著國際空間站的最后一個組件在 2011 年 12 月被發(fā)射上天與其他組件順利會合，國際空間站的組裝工作圓滿完成。國際空間站由美國宇航局負責管理，預計服役到 2024 年。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V414;O241.82

【參考文獻】

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本文編號：2674327