基于两杆张拉整体结构的定截面的可展机构设计

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shi_bc
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近些年来随着航空航天领域的发展,可展机构成为了新的发展方向。可展机构在收拢状态时占据空间小,方便运输且具有一定的承载能力;在展开状态时可由收拢状态展开到所需的工作形态,可以有效地应对运载火箭存储空间有限的问题,因此广泛地被应用到航空航天领域。现有的可展机构一般稳定性较强,但是通常不具有快速展开的能力,为克服这一问题,引入张拉整体结构。张拉整体结构是近些年来应用广泛的一种新型结构,它的自平衡、自稳定、快速恢复等特性与可展机构缺点恰好互补,能够实现可展机构从收拢状态快速展开的效果,同时可以保证展开的过程机构具有极高的稳定性,且具有一定的承载能力,本文的研究内容如下:首先,通过对平面四杆机构的输出特征进行分析,对国内外现有的可展机构进行分析,对其收拢和展开的变化特点进行总结,再结合关于国内外现有的空间伸展臂的结构分析,对机构模型形成初步的了解。其次,基于两杆张拉整体结构的理论体系,结合了前文对平面四杆机构、可展机构、伸展臂机构的分析,并对两杆张拉整体结构进行改进,得到了一种创新型张拉整体结构。根据对张拉整体结构的特性的研究,判断得到的创新型两杆张拉整体结构的特性,进而判定新型的结构作为可展机构的展开单元的可行性。对张拉可展单元进行运动特性分析,在机构的运动过程中,由收拢状态到展开状态机构只有Z轴方向发生了位移,所以符合定截面设计的特性,对其张拉可展单元进行稳定性分析,利用三维绘图软件Solidworks绘制机构的三维模型,并对其速度、加速度、位移进行数值分析。将机构单元的三维模型导入Adams进行动力学仿真分析,得到速度、加速度、位移的动力学仿真数据,与Solidworks中的数据做对比,建立三棱柱伸展臂模型,将三棱柱伸展臂的三维模型导入ANSYS中进行静力学分析,验证其理论设计的可行性。最后由3D打印技术,打印结构中的刚性构件,再结合拉簧结构进行实体样机的搭建。
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