桁架結(jié)構(gòu)伸展臂的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、空間伸展臂作為最基本的空間可展結(jié)構(gòu)，是一類可折疊和展開的機(jī)構(gòu)，折疊后，其結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省空間，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸；展開時(shí)，可以得到工作時(shí)所需要的大尺度的空間形狀。由于空間伸展臂的展開狀態(tài)為工作狀態(tài)，并要求其具有一定的保形和承載能力，故而許多空間伸展臂都由桁架結(jié)構(gòu)形式來構(gòu)建。所以本文就是以八面體單元桁架結(jié)構(gòu)形式為基礎(chǔ)去研究構(gòu)建空間伸展臂的方法。
　　首先對(duì)可展桁架伸展臂單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從八面體桁架單元入手，初步設(shè)計(jì)一種桁架單元，通過“張

2、”、“拉”的思想降低單元的質(zhì)量，并利用力密度法對(duì)所選桁架單元結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，為總體伸展臂的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
　　其次對(duì)可展桁架伸展臂進(jìn)行結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)化設(shè)計(jì)，通過對(duì)拼接的八面體桁架伸展臂的可展機(jī)理進(jìn)行分析，了解各個(gè)桿件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及節(jié)點(diǎn)的變化情況，以確定結(jié)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副，將結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)化，進(jìn)而求得機(jī)構(gòu)的自由度。利用ADAMS動(dòng)力學(xué)分析軟件對(duì)含有兩個(gè)八面體桁架伸展臂進(jìn)行建模及對(duì)去索后的八面體桁架可展機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程仿真。
　　接

3、著對(duì)八面體桁架伸展臂機(jī)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)浞治?，利用拓?fù)湓恚酝負(fù)洳蛔兞繛橥負(fù)浠A(chǔ)，拓?fù)涑鲂碌臋C(jī)構(gòu)，把新的機(jī)構(gòu)與拓?fù)淝暗臋C(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，得到最優(yōu)的八面體桁架機(jī)構(gòu)。進(jìn)而確定桁架伸展臂中索的布置，以索為研究對(duì)象，通過索兩端點(diǎn)坐標(biāo)在不同展開階段的變化，來研究其長(zhǎng)度變化規(guī)律、分析其類型，使各個(gè)相互獨(dú)立的索段建立聯(lián)系。利用長(zhǎng)度的變化規(guī)律，連接相同類型和不同類型的索段，使伸展臂中多個(gè)無關(guān)的索段用盡量少的索替代，從而降低索在伸展臂的變化過程中控制的復(fù)雜性。