空间轻质高刚度展开臂结构设计及动力学分析

作     者：李潇 史创 闫凤霄 郭宏伟 李冰岩 王浩威 刘荣强 LI Xiao;SHI Chuang;YAN Fengxiao;GUO Hongwei;LI Bingyan;WANG Haowei;LIU Rongqiang

作者机构：哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部北京100094 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第23期

页      面：43-52页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：黑龙江省自然科学基金联合引导项目(LH2022E052) 国家自然科学基金面上项目(52175010)资助项目 

主　　题：空间展开臂 高刚度 轻量化设计 等效建模 动力学分析 实验验证 

摘      要：为提高空间对地观测的精度,人们对用于支撑探测载荷的可展臂性能要求越来越高,提出了一种空间一维轻质高刚度展开臂机构,设计了展开臂锁定铰链及基于Kagome构型的网格臂杆,提出了一种铰链-梁等效动力学建模方法。首先,基于展开臂系统展开锁紧高刚度的需求,设计了用锁钩锁紧的绳索驱动式铰链。其次,基于展开臂系统轻质的需求,选用Kagome构型臂管替代实体臂管,并优选网格参数。然后,基于能量等效原理,分别建立了铰链和臂杆系统的等效刚度模型,在此基础上,建立了铰链-梁等效动力学模型,并采用理论计算、仿真验证和实验测试验证了模型的正确性,该模型可以为其他空间大型展开臂的建模和优化提供理论参考。