三棱柱伸展臂及其折叠丝杠驱动机构研究

发布时间：2025-07-18 22:00

　　空间一维伸展臂被广泛应用在航天器的展开与支撑领域。设计出一种轻量化、大折展比的伸展臂是当今航天领域的普遍需求。对提高航天器的尺寸、通讯卫星的通讯质量以及太阳能电池阵的发电能力等方面具有重要意义。在现有空间一维伸展臂的基础上,针对伸展臂在空间中根部受力较大,顶部受力较小这一特点,提出几种伸展臂的变截面改进方案,通过这些方案的基频对比分析,给出基于基频的最佳选择方案。将该方案与传统的等截面伸展臂的模态振型进行比较,综合结构的复杂性等因素,给出实际应用中方案选择的依据。在传统的丝杠驱动伸展臂展开方案基础上,提出折叠丝杠驱动和伸缩丝杠驱动的两种改进构型,以降低伸展臂在收拢状态下的高度,进一步提高伸展臂的折展比。对丝杠驱动系统进行连续梁等效,分析丝杠折叠铰链刚度对整个丝杠驱动系统刚度的影响,量化铰链对丝杠刚度的削弱。分别对有负载和无负载工作状况下的变截面伸展臂和等截面伸展臂进行模态分析,比较这4种情况的固有频率和振型的区别。分析变截面伸展臂的结构参数对固有频率的影响,比较不同的参数对固有频率影响的灵敏度,结果显示绳索直径对固有频率影响的灵敏度最高。以伸展臂的一个展开单元作为研究对象,分析伸展臂支撑...

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【部分图文】：

图1-1圆形开口截面管

薄壁管式伸展臂中的圆形开口截面管(STEM)早在上世纪60年代就由加拿大研制成功[1],可以分为单层、双层和双层互锁式开口截面管[2],图1-1b)单层的薄壁管式伸展臂依靠弹性合金自身的由卷曲到平整形成的弹性变形能驱动展收。但是这种伸展臂的剪切和弯曲刚度较低[3],于是提出了图....

图1-2 SPINAR伸展臂

欧洲V.PEYPOUDAT等[5]设计的薄壁管式伸展臂,如图1-3a)所示。中间的充气管要沿着一定的折痕去折叠成规则的形状,如图1-3b)所示。在充气管内装有展开控制装置,它能够控制气体压力在达到一定阈值后,逐渐释放收拢状态下的褶皱。图1-3EADSST充气固化太阳能面板

图1-4伸缩筒式伸展臂

伸缩筒式伸展臂的构型基本类似,均是由一系列的中空管段组成,从前向后管段的直径逐渐减小,如图1-4所示。在收拢状态下,各个管段全部储存在最大的管段内。伸缩筒式伸展臂有着良好的刚度和动态响应特性,这使得它们成为了重力梯度杆领域最理想的方案[6]。美国NORTHROPGRUMMAN公....

图1-5 NORTHROP GRUMMAN伸展臂

美国NORTHROPGRUMMAN公司设计的伸缩筒式伸展臂如图1-5所示。共有15段碳纤维材料相互套接在一起。展开长度为14.3m,收拢长度为1.12m,展收比约为14:1,总重12.8kg。该公司还设计了另一种形式的伸缩筒式伸展臂,如图1-6所示。收拢直径0.61m,收拢长度....

本文编号：4057488