空间无磁可折叠可展开可锁定机构的设计与试验

论文摘要

航天器现有各类展开机构载荷较大,为保证结构刚性及承载能力多采用铝合金结构的接头形式,旋转关节通过弹簧驱动展开及锁定。整套机构承载大刚性高,但质量大不适合于轻型设备的支撑及展开,不能满足小卫星轻质设备展开及支撑的使用要求。本文针对轻型设备需要新的轻型、无磁、可展开、可锁定机构进行了研究,并给出了设计方案。并且对整套机构的关键点旋转关节,展开了多方案设计、展开试验验证、优化设计,最终将优化后的产品集成为伸杆机构组件,进行了初步试验验证。通过对伸杆机构组件进行空间环境分析(力学分析和热分析)以及对其进行的展开试验、重复精度试验(可靠性试验)和常温常压温度梯度试验,证明此套机构展开到位可靠性高、对温度交变的适应性较好。在目前国际上广泛兴起的卫星小型化的浪潮中,本研究可用以满足星载轻质载荷对航天机械产品的需求,并且在今后的型号研制工作中起到重要的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外可折叠可展开可锁定伸杆机构现状
• 1.2.1.1 杆式结构
• 1.2.1.2 桁架式结构
• 1.2.1.3 其它伸展机构
• 1.2.2 国内可折叠可展开可锁定伸杆机构现状
• 1.2.3 论文主要研究内容和结构安排
• 第二章 轻型无磁伸杆机构设计与分析
• 2.1. 轻型无磁伸杆机构总体结构与机构设计
• 2.1.1 三轴稳定小卫星伸杆机构初步设计
• 2.1.2 自旋稳定小卫星伸杆机构初步设计
• 2.2. 轻型无磁伸杆机构空间环境仿真分析
• 2.2.1 三轴稳定探测器伸杆机构空间环境仿真分析
• 2.2.1.1. 力学环境及技术要求
• 2.2.1.2. 主要分析过程
• 2.2.1.3. 在轨运行状态约束校核
• 2.2.1.4. 旋转关节力学分析
• 2.2.1.5. 压紧状态模态分析
• 2.2.1.6. 结论
• 2.2.2 自旋稳定探测器伸杆机构空间环境仿真分析
• 2.2.2.1 主要分析过程
• 2.2.2.2 在轨运行状态约束校核
• 2.2.2.3 旋转关节力学分析
• 2.2.2.4 压紧状态模态分析
• 2.2.2.5 结论
• 2.3. 小结
• 第三章 轻型无磁伸杆机构详细设计、测试与试验验证
• 3.1 三轴稳定小卫星伸杆机构详细设计
• 3.1.1 支撑杆
• 3.1.2 旋转关节组件
• 3.1.3 展开驱动部分
• 3.1.4 压紧释放机构结构设计
• 3.2 自旋稳定小卫星伸杆机构详细设计
• 3.2.1 支撑杆
• 3.2.2 旋转关节组件
• 3.2.3 压紧释放机构结构设计
• 3.2.4 辅助支撑结构设计
• 3.3 工艺设计
• 3.4 生产与装配
• 3.5 试验及结果分析
• 3.5.1 展开试验及结果分析
• 3.5.2 温度梯度试验及结果分析
• 3.6 小结
• 第四章 旋转关节的选型方案及优化比较
• 4.1 旋转关节结构形式设计与比较
• 4.1.1 旋转关节结构设计
• 4.1.2 多方案锁定性能比较与定型
• 4.2 联动展开机构研制情况
• 4.3 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果