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空间展开机构设计及其动力学分析

简世康 郭策

简世康, 郭策. 空间展开机构设计及其动力学分析[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(1): 150-156. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190083
引用本文: 简世康, 郭策. 空间展开机构设计及其动力学分析[J]. 机械科学与技术, 2020, 39(1): 150-156. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190083
Jian Shikang, Guo Ce. Design and Dynamic Analysis of Space Deployable Mechanism[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(1): 150-156. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190083
Citation: Jian Shikang, Guo Ce. Design and Dynamic Analysis of Space Deployable Mechanism[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(1): 150-156. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190083

空间展开机构设计及其动力学分析

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190083
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51875282

详细信息
    作者简介:

    简世康(1994-), 硕士研究生, 研究方向为空间展开机构, jsknuaa@outlook.com

    通讯作者:

    郭策, 教授, 博士生导师, 博士, guozc@nuaa.edu.cn

  • 中图分类号: V474

Design and Dynamic Analysis of Space Deployable Mechanism

  • 摘要: 随着航天事业的发展,越来越多的宇航工程中会应用一些大型的在轨机构,以满足不同的任务需求,本文设计了一种可应用于航天器太阳翼的圆形空间展开机构。主要包括同步机构的设计、自锁铰链的设计以及驱动机构的设计,最后基于Adams以及RecurDyn两种多体动力学仿真软件分别对本文所设计的驱动机构和四单元扇形空间展开机构进行了动力学仿真,结果表明本文所设计的空间展开机构可实现多级展开,并具有展开的可靠性和可控性。
  • 图  1  圆形太阳翼的应用

    图  2  圆形空间展开机构

    图  3  太阳翼模型

    图  4  展开机构的杆组构成及其连接

    图  5  同步杆机构原理图

    图  6  自锁铰链D1

    图  7  自锁铰链D2

    图  8  四扇形单元空间展开机构收拢状

    图  9  四扇形单元空间展开机构收拢状态

    图  10  四扇形单元空间展开机构收拢状态正视图

    图  11  四扇形单元、完整圆形空间展开机构完全展开状态

    图  12  驱动机构正面以及反面初始状态

    图  13  驱动机构第一步展开过程

    图  14  驱动机构第二步展开过程

    图  15  驱动机构展开过程中的角速度随时间变化曲线

    图  16  四扇形单元空间展开机构展开过程

    图  17  四扇形单元空间展开机构展开角速度变化

    图  18  自锁铰链D1D2弹簧弹力变化情况

    表  1  主要运动副定义

    Body1 Body2 运动副类型
    ground B5 固定副1
    构件22(B1) 构件32(B1) 转动副1
    构件21(B2) 构件31(B2) 转动副2
    构件21(B3) 构件31(B3) 转动副3
    构件21(B4) 构件31(B4) 转动副4
    构件22(B5) 构件32(B5) 转动副5
    B1 B2 转动副6
    B2 B3 转动副7
    B3 B4 转动副8
    B4 B5 转动副9
    ground 滑轮5(模拟电机) 转动副10
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    表  2  主要接触定义

    Body1 Body2
    构件22(B1) 构件32(B1)
    构件32(B1) 构件42(B1)
    构件31(B2) 构件41(B2)
    构件21(B3) 构件31(B3)
    构件21(B3) 构件41(B3)
    构件31(B4) 构件41(B4)
    构件22(B1) 构件32(B1)
    构件22(B1) 构件42(B1)
    构件21(B2) 构件31(B2)
    构件21(B2) 构件41(B2)
    构件31(B3) 构件41(B3)
    构件21(B4) 构件31(B4)
    构件21(B4) 构件41(B4)
    构件22(B5) 构件42(B5)
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    表  3  刚柔接触

    Body1 Body2
    杆件C1 柔性薄膜1
    杆件C2 柔性薄膜2
    杆件C3 柔性薄膜3
    杆件C4 柔性薄膜4
    杆件C2 柔性薄膜1
    杆件C3 柔性薄膜2
    杆件C4 柔性薄膜3
    杆件C5 柔性薄膜4
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  • [1] 刘志全, 杨淑利, 濮海玲.空间太阳电池阵的发展现状及趋势[J].航天器工程, 2012, 21(6):112-118 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/htqgc201206030

    Liu Z Q, Yang S L, Pu H L. Development and trend of space solar array technology[J]. Spacecraft Engineering, 2012, 21(6):112-118(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/htqgc201206030
    [2] 谢宗武, 宫钇成, 史士财, 等.空间太阳能电池阵列技术综述[J].宇航学报, 2014, 35(5):491-498 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yhxb201405001

    Xie Z W, Gong Y C, Shi S C, et al. A survey of the space solar array technique[J]. Journal of Astronautics, 2014, 35(5):491-498(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yhxb201405001
    [3] 周志清, 吴跃民, 王举, 等.圆形太阳翼发展现状及趋势[J].航天器工程, 2015, 24(6):116-120 http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=htqgc201506017

    Zhou Z Q, Wu Y M, Wang J, et al. Development and trend of circular solar array[J]. Spacecraft Engineering, 2015, 24(6):116-120(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=htqgc201506017
    [4] Tamppari L K, Smith P H. The phoenix mars mission, NASA CR-20100018417[R]. Washington D.C.: NASA, 2008
    [5] Reynolds W D, Jeon S K, Banik J A, et al. Advanced folding approaches for deployable spacecraft payloads[C]//Proceedings of ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. Portland, Oregon, USA: ASME, 2013: V06BT07A043
    [6] Spence B, White S, Jones A, et al. UltraFlex-175 solar array technology maturation achievements for NASA's New Millennium Program (NMP) space technology 8(ST8)[C]//Proceedings of 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conference. Waikoloa, HI, USA: IEEE, 2006: 1946-1950
    [7] Trautt T A, White S F. ST8 UltraFlex-175 solar array-deployed dynamics analytical modeling and comparison to validation criteria[C]//Proceedings of the 48th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. Orlando, Florida: AIAA, 2010
    [8] Murphy D M, Eskenazi M I, McEachen M E, et al. UltraFlex and MegaFlex-advancements in highly scalable solar power[C]//Proceedings of the 3rd AIAA Spacecraft Structures Conference. San Diego, California, USA: AIAA, 2016
    [9] Murphy D M. MegaFlex-the scaling potential of UltraFlex technology[C]//Proceedings of the 53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. Honolulu, Hawaii: AIAA, 2012
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  • 收稿日期:  2018-10-15
  • 刊出日期:  2020-01-05

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