空間大口徑光學(xué)主鏡展開機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著空間科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，空間大口徑光學(xué)相機(jī)在深空探測、對地觀測等方面發(fā)揮著重要作用。分塊式可展開光學(xué)主鏡是目前大口徑光學(xué)相機(jī)的發(fā)展趨勢，是突破相機(jī)大口徑難題的有效技術(shù)途徑。本文提出一種新型空間大口徑光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)，光學(xué)主鏡為環(huán)扇形分塊式，并由三個(gè)可折展三棱柱支撐臂支撐。對光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對光學(xué)主鏡可展開單元進(jìn)行運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)分析，研制出光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)的原理樣機(jī)并進(jìn)行試驗(yàn)與測試分析，驗(yàn)證可展開機(jī)構(gòu)的展開性

2、能。
　　提出一種由三棱柱可折展桁架式支撐臂和環(huán)扇形分塊式可展開光學(xué)主鏡構(gòu)成的空間大口徑光學(xué)主鏡可展開機(jī)構(gòu)。進(jìn)行分塊式大口徑光學(xué)主鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括主鏡分塊數(shù)量的優(yōu)選、主鏡連接鎖緊鉸鏈的設(shè)計(jì)、主鏡聯(lián)動裝置的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)可重復(fù)折展的支撐臂，并對其折展、鎖緊原理進(jìn)行分析。
　　將主鏡可展開單元抽象為空間可展開7R機(jī)構(gòu)，采用空間幾何的方法分析主鏡可展單元各邊角的關(guān)系，采用改進(jìn)型D-H法建立機(jī)構(gòu)的CFD-H坐標(biāo)系，進(jìn)一步得到主鏡可展單

3、元機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣可得到主鏡可展單元任意點(diǎn)相對于基坐標(biāo)的軌跡、速度及加速度曲線。同時(shí)，在ADAMS軟件中建立空間7R機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)模型，運(yùn)動學(xué)分析結(jié)果與CFD-H計(jì)算結(jié)果一致，說明所采用的改進(jìn)型D-H法分析主鏡可展單元的運(yùn)動學(xué)特性是可行的。
　　在運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)得出主鏡可展單元的拉格朗日函數(shù)，計(jì)算可展單元?jiǎng)蛩僬归_時(shí)所需的力矩，并通過仿真驗(yàn)證理論計(jì)算的正確性。建立主鏡連接鉸鏈的動力學(xué)模型，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)鉸鏈展