空间双剪式铰天线设计与展开过程动力学分析

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1、空间双剪式铰天线设计与展开过程动力学分析作者姓名刘升学校导师姓名、职称李团结教授领域机械工程企业导师姓名、职称王辉高工申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1204122104分类TN82号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文空间双剪式铰天线设计与展开过程动力学分析作者姓名：刘升领域：机械工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：李团结教授校外导师姓名、职称：王辉高工提交日期：2014年11月DesignandDeploymentDynamicAnalysisforS

2、paceDouble-layerPantographAntennaAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringByLiushengSupervisor:Prof.LiTuanjieNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文

3、是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西

4、安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要近年来，太空探测、对地观测、海洋勘探和军事侦察等空间活动发展迅猛，未来太空任务愈发复杂，对大口径、高精度、高刚度、高稳定性、轻量化星载天线的需求越来越迫切。本文以空间双剪式铰网状天线为研究对象，对反射面几何设计、

5、预张力设计、索网动力学建模、驱动绳索动力学建模和展开过程动力学分析等关键问题进行研究：1.测地线索网结构具有结构稳定、索单元总长度最短等优点，是目前最理想的索网结构。本文首先研究了一种准测地线索网结构的几何设计方法，详细阐述了算法流程，并通过具体的实例验证了其可行性；然后基于力密度算法，研究了一种等张力的索网找形算法，通过迭代方法可以得到张力相等的索网结构。2.在空间网状可展开天线中，绳索结构是最常用的结构之一，主要分为两类：索网和驱动绳索。索网是网状天线的核心部分，在国外空间大型网状天线的在轨展开故障中，索网

6、故障是最多的。为了研究其展开过程动力学，在ADAMS中，通过Bushing连接刚性体的方法建立索网的动力学模型，并通过具体的索网结构验证其合理性。驱动绳索在绕过滑轮时，其驱动力会有衰减，单元上驱动力差异会影响天线的展开同步性。基于ADAMS/Cable模块，详细介绍驱动绳索的动力学建模方式，为天线的展开工程分析提供参考。3.双剪式铰天线是2012年欧洲航天局(ESA)在之前网状反射面天线的结构基础上，提出了一种新型的空间可展开天线，然后建立模型进行展开过程分析，并制作了6m的样机进行试验验证，认定为最具有潜力的

7、天线形式。本文针对该类型天线，首先进行桁架设计，确定桁架单元尺寸，然后将之前所述的索网几何设计、预张力设计、动力学建模方法运用到该模型中，进行展开过程动力学分析，研究索网对天线展开过程的影响和各单元之间的展开同步性。关键词：双剪式铰天线，几何设计，预张力设计，索网建模，展开过程分析论文类型：实用新型技术I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTInrecentyears,thedemandforlarge-diameter,high-precision,high-rigidity,hig

8、h-stability,lightweightsatelliteantennashasbecomemoreandmoreurgentwiththefuturedemandforcomplexspacemissionandtherapiddevelopmentofspaceactivitiessuchasspaceexploration,earthobservations,oceanex