八面體單元伸展臂設計與分析.pdf

1、目前,伸展臂作為最基本的展開結構,具有可重復利用性、便于運輸和儲存、施工周期短等特點,在航天領域應用十分廣泛,許多星載天線、太陽能電池陣、光學望遠鏡等結構都使用了伸展臂結構,因此對伸展臂的研究十分必要。本文的目的就是設計一種由八面體單元組成的伸展臂,并對其進行研究。這種由八面體單元構成的伸展臂具有質(zhì)量輕、剛度高、收納率高等特性。
　　根據(jù)八面體單元伸展臂的實際結構特性,對其展開過程進行建模和分析。通過該模型可對八面體單元伸展臂展開

2、過程中任意節(jié)點的空間坐標進行求解。該模型也為后續(xù)的動力學分析和三維建模做好鋪墊。此外,對連接八面體單元伸展臂各單元的球副進行了研究,對球副的運動過程建立了模型,求解出了伸展臂展開過程中球副三個自由度的轉(zhuǎn)動范圍。
　　利用ANSYS有限元分析軟件,對八面體單元及由其組成的伸展臂結構進行了靜載荷有限元分析。研究了八面體單元伸展臂結構受各種靜載荷時的應力分布和變形特性;研究了同種材料下不同索、桿直徑對伸展臂整體質(zhì)量以及抗彎剛度的影響;研

3、究了施加在索上的預緊力對伸展臂抗彎剛度的影響。
　　根據(jù)機構拓撲結構學理論對由八面體單元組成的展開結構進行拓撲分析。共設計了兩種方案,第一種方案中各八面體單元完全用球副連接,第二種方案中各八面體單元由球副和轉(zhuǎn)動副連接。分別對這兩種方案的可行性、機構自由度、消極運動副存在性、主動副布置方案等問題進行了研究與驗證。
　　制作了八面體單元伸展臂模型,對模型進行了實驗研究,測試了所設計模型的伸展與收攏功能;對模型制作過程中出現(xiàn)的問題