大型星载天线的多级伸展臂折叠展开设计与仿真

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1、硕士学位论文大型星载天线的多级伸展臂折叠展开设计与仿真FOLDING-AND-UNFOLDINGMULTI-STAGEDEPLOYABLEARMSDESIGNANDSIMULATIONFORLARGESATELLITEANTENNA姜智先哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V19学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文大型星载天线的多级伸展臂折叠展开设计与仿真硕士研究生：姜智先导师：谭惠丰申请学位：工学硕士学科：工程力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

2、V19U.D.C:531DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringFOLDING-AND-UNFOLDINGMULTI-STAGEDEPLOYABLEARMSDESIGNANDSIMULATIONFORLARGESATELLITEANTENNACandidate：Zhixian.JiangSupervisor：Huifeng.TanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringMechanicsAffiliation：Schoo

3、lofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要为了提升大型星载展开天线的折叠效率，本文提出了多级伸展臂的展开支撑方案，建立了多级伸展臂系统及其支臂杆的设计方法，利用机械系统动力学分析软件ADAMS完成了展开过程仿真。主要工作包括：本文对设计仿真时所选用的SolidWorks软件和ADAMS软件进行了调查研究，对多体动力学理论基础进行研究，为本文的设计仿真研究做好了理论基础工作。针对大型星载天线，提出并设计了

4、两种折叠收拢构型的伸展臂方案：旁侧收拢多级伸展臂方案和周围收拢多级伸展臂方案。分别完成了对伸展臂尺寸、连接等的设计，并利用SolidWorks建立了大型星载天线多级伸展臂系统的虚拟样机。分析了两种伸展臂方案的优势和缺点，并且给出了此类天线的伸展臂方案参数化设计流程。建立了大型星载天线旁侧收拢多级伸展臂系统展开动力学模型，结合大型星载天线伸展臂支臂杆的先后展开顺序，推导出运动仿真驱动函数，完成了伸展臂系统的展开仿真。得到了伸展臂支臂杆在不同展开方式下，各个铰链处的冲击力、电机的驱动力矩等。并分析了旁侧收拢多级伸展臂系统在展开过程中，伸展臂与卫星本体连接处铰链

5、所受冲击力，伸展臂系统展开过程中对卫星体姿态的影响规律。对大型星载天线周围收拢多级伸展臂展开过程进行仿真研究和分析，提出了一种简化模型导入的方法，并研究分析了伸展臂展开过程中卫星与伸展臂连接处铰链的冲击力以及卫星质心在展开时X、Y、Z方向速度、加速度变化等。本文提出了多级伸展臂设计方法，给出了周围收拢的多级伸展臂设计方案，有效地减小了收拢体积，利用SolidWorks完成了虚拟组装，通过ADAMS完成了展开过程仿真，验证了收拢方案展开的可行性。建立的折叠展开过程运动仿真方法，能够完成展开过程冲击力以及对卫星姿态和轨道的影响分析，为高收纳比大型星载天线的展开

6、和收拢设计提供了依据。关键词：伸展臂；多级；折叠展开；星载天线-I-AbstractAbstractInordertoimprovethefoldingefficiencyofthelargesatelliteantenna,thispaperpresentsafolding-and-unfoldingschemeofmulti-stagedeployablearms,establishesadesignmethodofthemulti-stagedeployablearmssystemanditslimbs,andusesmechanicalsystem

7、dynamicsanalysissoftwareADAMStocompletethesimulationoftheunfoldingprocess.Themainworkinthispaperisasfollows.ThispaperintroducestheSolidWorkssoftwarefordesignandADAMSsoftwareforsimulation,andthetheoryofmulti-bodydynamicstoprepareforthispaper.Designedforthelargesatelliteantenna,ther

8、earetwofoldedconfigurationschemes