五面体可展桁架单元展开特性分析

发布时间：2024-03-30 04:54

　　为满足大型空间桁架结构太空在轨装配的需要,根据五面体可展桁架单元可以组合成多种类桁架结构的特点,设计了一种五面体可展桁架单元,发射到太空后用于桁架结构的组装。为分析五面体可展桁架单元的运动特性,利用螺旋理论对该五面体可展桁架单元进行了自由度分析;采用了D-H坐标变换方法对该五面体可展桁架单元进行了运动学分析,并推导了展开过程的运动学方程;采用拉格朗日法对五面体可展桁架单元进行了动力学分析,给出了展开过程的动力学方程。分析结果表明,该五面体可展桁架单元展开过程中自由度为1;推导的运动学公式曲线结果与Adams仿真软件的仿真结果高度吻合,能很好地描述该结构的展开运动过程;增大扭簧的刚度对展开的运动参数变化趋势没有明显影响;节点的加速度不仅与扭簧的驱动力有关,还和节点位置和速度有关。在展开后期,节点位置和节点速度对节点加速度的影响比较明显。

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【部分图文】：

图3连接杆

在基本单元进行连接时,如图3所示,通过在该基本单元上设置预留的连接杆,利用接头将两个五面体可展桁架单元进行连接。连接的接头可以使用卡扣式的快速接头,或者利用记忆合金接头。在连接时,只需将五面体可展桁架单元上预留的连接杆插入连接的接头,即可实现连接。对于不同的成型面,可通过改变接头....

图4五面体可展桁架单元的坐标系

如图4所示,以五面体可展桁架单元的锥点o为原点建立空间直角坐标系。图4中所有连接均为铰链连接,点1～23处的转动轴在坐标系中的矢量分别为S1～S23,其中转动轴方向矢量S1、S2、S17、S16垂直于平面xoz,转动轴方向矢量S7、S6、S12、S11、S21、S22、S23垂直....

图5五面体可展桁架单元

I点为例对五面体可展桁架单元进行运动学分析。五面体桁架单元展开时,在D点施加驱动,CD、DE杆绕着D点进行转动。其中,D点的运动可以视为绕着E点的旋转。I点的运动可视为绕着H点的旋转。为了表达各杆件之间的相对位置和姿态,通常采用D-H方法[18],其坐标变换所需要的参数分别是....

图6以E点为原点的坐标系中的杆DE的位置

式中:l2为杆CD、DE的长度;∠EDC为2θ1。则在以o为原点的坐标系中D(xD,yD,zD)点的坐标为:

本文编号：3941840