八面體單元伸展臂設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、目前,伸展臂作為最基本的展開結(jié)構(gòu),具有可重復(fù)利用性、便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存、施工周期短等特點(diǎn),在航天領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛,許多星載天線、太陽能電池陣、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡等結(jié)構(gòu)都使用了伸展臂結(jié)構(gòu),因此對(duì)伸展臂的研究十分必要。本文的目的就是設(shè)計(jì)一種由八面體單元組成的伸展臂,并對(duì)其進(jìn)行研究。這種由八面體單元構(gòu)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(shí)際結(jié)構(gòu)特性,對(duì)其展開過程進(jìn)行建模和分析。通過該模型可對(duì)八面體單元伸展臂展開

2、過程中任意節(jié)點(diǎn)的空間坐標(biāo)進(jìn)行求解。該模型也為后續(xù)的動(dòng)力學(xué)分析和三維建模做好鋪墊。此外,對(duì)連接八面體單元伸展臂各單元的球副進(jìn)行了研究,對(duì)球副的運(yùn)動(dòng)過程建立了模型,求解出了伸展臂展開過程中球副三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍。
　　利用ANSYS有限元分析軟件,對(duì)八面體單元及由其組成的伸展臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜載荷有限元分析。研究了八面體單元伸展臂結(jié)構(gòu)受各種靜載荷時(shí)的應(yīng)力分布和變形特性;研究了同種材料下不同索、桿直徑對(duì)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(yù)緊力對(duì)伸展臂抗彎剛度的影響。
　　根據(jù)機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)學(xué)理論對(duì)由八面體單元組成的展開結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)浞治?。共設(shè)計(jì)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(dòng)副連接。分別對(duì)這兩種方案的可行性、機(jī)構(gòu)自由度、消極運(yùn)動(dòng)副存在性、主動(dòng)副布置方案等問題進(jìn)行了研究與驗(yàn)證。
　　制作了八面體單元伸展臂模型,對(duì)模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,測(cè)試了所設(shè)計(jì)模型的伸展與收攏功能;對(duì)模型制作過程中出現(xiàn)的問題