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基于Myard机构的空间可折展机构网络装配与动力学分析

作　者: 齐晓志
导　师: 李兵
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: Myard机构 装配综合 运动学 齐次变换矩阵 动力学 驱动控制
分类号: V465
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


空间可折展机构由于具有可重复展开收拢功能,它可以收拢到较小包络尺寸以便于运输,又可以在工作状态下伸展成较大尺寸的大型结构,是构成众多可折展航天器,如太阳帆,卫星天线,大型伸展式机械臂等重要航天器的机构基础,因此具有广阔的应用前景和重要的研究价值。近年来,随着我国航天事业的发展,大尺度空间可折展机构的研究逐渐成为新的研究热点。本文首先研究了Myard机构的运动姿态,证明其可以作为基本单元来构建大尺度空间可折展机构。然后提出了基于Myard机构而衍生出来的三种新型折展机构装配方式:伞形、剪叉杆式和闭环式,并利用装配方式的不同组合,装配出了六大类大尺度空间可折展机构,同时分析了其运动形式。接着,利用D-H参数法建立了空间可折展机构的运动学模型,求出了机构内各杆的位置、速度和加速度,提出了大尺度空间可折展机构运动学分析的一般过程与方法,通过Matlab软件进行了部分仿真实验。最后,利用拉格朗日法建立了空间可折展机构的展开动力学数学模型,同时借助Matlab软件对其进行了数值求解,接着分析了空间可展机构的展开驱动控制的基本原理,并进行了仿真实验分析。本文对大尺度空间可折展机构的研究具有一定的理论价值,对新型空间可折展机构的创新设计具有重要意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-18
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 空间可展机构的国内外研究现状  9-16
    1.2.1 国外空间可展机构研究现状  9-15
    1.2.2 国内空间可展机构研究现状  15-16
  1.3 课题来源与主要研究内容  16-18
    1.3.1 课题来源  16
    1.3.2 主要研究内容  16-18
第2章 单闭环机构综合与分析  18-26
  2.1 引言  18
  2.2 单闭环机构综合  18-20
    2.2.1 单闭环机构自由度公式  18-19
    2.2.2 一自由度单闭环机构综合  19-20
  2.3 Myard 机构的综合性能分析  20-25
    2.3.1 Myard 机构自由度分析  21-23
    2.3.2 Myard 机构可展性能分析  23-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章 空间可展机构的大尺度网络装配  26-40
  3.1 引言  26
  3.2 基本装配方法研究  26-33
    3.2.1 伞形装配方法  27-28
    3.2.2 剪叉杆装配方法  28-30
    3.2.3 闭环装配方法  30-33
  3.3 构建空间大尺度可折展机构  33-39
    3.3.1 伞形-闭环混合装配  34-35
    3.3.2 闭环-剪叉杆混合装配  35-36
    3.3.3 其他装配模型  36-39
  3.4 本章小结  39-40
第4章 可展机构运动学分析  40-55
  4.1 引言  40
  4.2 Myard 机构运动学分析  40-47
    4.2.1 建立D-H 坐标系  41-42
    4.2.2 建立齐次变换矩阵  42-44
    4.2.3 可展机构位置分析  44-46
    4.2.4 可展机构速度与加速度分析  46-47
  4.3 3-Myard 机构运动学分析  47-53
    4.3.1 3-Myard 机构自由度分析  48-50
    4.3.2 建立坐标系  50
    4.3.3 建立齐次变换矩阵  50-52
    4.3.4 运动学仿真算例  52-53
  4.4 空间大尺度可展机构运动学分析方法  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章 可展机构动力学分析  55-68
  5.1 引言  55
  5.2 可展机构动力学建模  55-60
    5.2.1 可展机构系统力学模型的建立  56-57
    5.2.2 拉格朗日动力学模型的建立  57-60
  5.3 可展机构展开动力学方程的求解  60-64
    5.3.1 系统等效转动惯量的计算  60-62
    5.3.2 求解动力学微分方程  62-64
  5.4 机构展开驱动控制分析  64-67
    5.4.1 匀速展开驱动控制分析  65-66
    5.4.2 余弦展开驱动控制  66-67
  5.5 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
攻读学位期间发表的学术论文  73-75
致谢  75

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中图分类: > 航空、航天 > 航天（宇宙航行） > 制造工艺 > 部件装配与总装配
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