导读:本文包含了桁架机构论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:过约束机构,剪式铰机构,双层周边桁架,可展开天线
桁架机构论文文献综述
韩博,许允斗,姚建涛,张硕,郑东[1]（2019）在《过约束剪铰式双层周边桁架可展天线机构设计与分析》一文中研究指出基于过约束剪铰式机构单元,构造了一种过约束剪铰式双层周边桁架可展天线机构,分析了双层周边桁架机构的构型机理及过约束特征,对整体桁架机构进行了单元划分,将其分解为多个闭环可展开机构单元;考虑节点连接件的尺寸,推导出了过约束剪铰式双层周边桁架机构的组合条件,基于反螺旋理论分析了闭环可展开机构单元的自由度及运动形式,结果得到了其只有一个收展运动自由度,进而分析得到了整体双层周边桁架可展天线机构整体亦只有一个自由度,最后建立了过约束剪铰式双层周边桁架可展机构的仿真模型,模拟了整个机构的收拢与展开过程,验证了其整体的可展性。本文提出的过约束剪铰式双层周边桁架可展天线机构具有单自由度以及高刚度的特点,在深空探测领域具有较好的应用前景。(本文来源于《燕山大学学报》期刊2019年04期）
田进[2]（2019）在《变胞关节式串并联空间桁架机构研究》一文中研究指出近年来,伴随着科技的发展,太空中的人造卫星如通信卫星、气象卫星、导航卫星等越来越多,为人类的生产与生活等活动提供大量的方便。但是与此同时也产生了大量的太空垃圾,因此对废旧卫星的回收非常重要。传统并联机构在实现叁个方向的运动时需要有叁个驱动电机,存在质量大而且成本高的问题。本文提出了将变胞关节与并联机构结合构成的变胞关节式并联机构,将变胞关节式并联机构串联构成串并联空间桁架机构,相比于传统的串并联机构,该串并联空间桁架机构使用更少的驱动电机,而且具有较大的运动空间。将该串并联空间桁架机构末端安装末端执行器,如钻头、探头或者夹具,可完成观测及操作等任务。而将多个串并联空间桁架机构进行组装可用于空间抓捕,因此对空间桁架机构的研究具有重要意义。本文第二章详细设计了变胞关节式并联机构,对变胞关节式并联机构自由度进行分析,并对结构进行详细设计,通过试验验证该变胞关节式并联机构朝不同方向展开的变胞功能试验。本文第叁章对变胞关节式并联机构的运动空间进行求解,并改变支链杆长分析杆长对变胞关节式并联机构运动空间的影响。在给定变胞并联机构2个驱动电机一定转速下通过求导法对变胞关节式并联机构中心点的位置进行求导得到变胞并联机构的速度-时间曲线及加速度-时间曲线,使用机械系统动力学自动分析软件ADAMS验证运动学分析结果的正确性。使用虚功原理分别对变胞并联机构自由度为1和2两种状态进行静力学分析,使用拉格朗日方程法对变胞关节式并联机构进行动力学分析,分析壁厚对变胞关节式并联机构基频的影响。本文第四章将3个变胞关节式并联机构串联,构成串并联空间桁架机构,分析串并联空间桁架机构的运动空间,对串并联空间桁架机构末端中心点位置求导得到串并联空间桁架机构的速度-时间曲线及加速度-时间曲线。使用虚功原理对串并联空间桁架机构进行静力学分析,使用达朗贝尔原理对串并联空间桁架机构进行动力学分析。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
香世贵[3]（2019）在《基于四面体桁架结构的空间抓捕机构设计与试验研究》一文中研究指出随着当前空间探索活动和空间非合作目标数量的不断增加,对当前空间非合作目标进行抓捕、搬运、维修等能够有效地维护空间环境,并能够有效延长飞行器和卫星的使用寿命。在此类空间维护任务中,抓捕是其中重要的研究内容,目前国内外空间抓捕装置主要分为大型机械臂、小型灵巧手以及两者配合使用的装置,考虑抓捕目标的空间坐标、相关力学指标惯性作用,且不能自主调整状态的特点,提出一种基于四面体桁架结构的可实现空间抓捕需求的抓捕机构,能够实现对多种形状和尺寸的目标物体的抓捕。首先,本文完成了对所设计的抓捕装置进行了方案设计和基本尺寸的确定,完成了运动学和动力学分析以及仿真验证,提出叁种抓捕策略,并研制了功能样机对抓捕策略与抓捕装置运动过程进行了验证。分析了单个基本单元的运动属性和运动特点,建立了直线推杆长度变化量与关节角度变化量之间的关系;分析基本单元的自锁属性,在抓捕运动范围内保证运动的连续性并避免自锁现象的发生;通过建立基本单元的优化模型,得到其尺寸结构参数;通过建立抓取目标与机械结构的几何关系得到整个空间装置的几何参数,完成整个装置的叁维设计。建立了空间抓捕装置单臂的运动学模型,建立其位置、速度及加速度方程,通过建立D-H坐标系,利用齐次变换建立了运动学方程,并最终确定了直线推杆变化量和装置位姿之间的对应关系,将尺寸优化后的结构参数带入运动学方程,求得其参考点的运动轨迹及速度与角速度关系图像,并通过仿真对结果进行了验证。在运动学基础上,采用Lagrange方程法建立了针对空间抓捕装置单臂的动力学模型,通过分析抓捕装置抓捕过程中的速度、加速度、力矩之间的关系,分析了抓捕过程中力矩的变化关系。并基于抓捕装置特点,提出了叁种针对不同类型抓取目标的抓取策略,并通过仿真模拟抓捕过程,得到直线推杆变化量与抓捕过程机械臂位姿的对应关系,为样机控制与试验提供理论指导。研制抓捕装置样机,通过完成多组不同形状、大小物体的抓捕试验,采取叁种抓捕策略分别抓捕不同直径目标物体,记录过程中直线推杆的变化情况及目标位姿与实际轨迹的情况,验证理论分析的正确性。结果证明,该样机可以对理论最大抓捕半径物体进行抓捕,基于该装置提出的叁种抓捕策略能够完成对抓捕目标的抓取。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
刘海婷[4]（2019）在《空间太阳能电站大型体状可展桁架机构研究》一文中研究指出随着能源条件的日益恶劣,发展空间太阳能的电站技术具有重要的战略意义,然而其主结构的口径达23m,受目前运载火箭运输能力的限制,亟需研制一种可叁维体展开的桁架机构作为空间太阳能电站的主结构。本文提出一种可以实现叁维方向体展开的大折展比、大口径的桁架机构,对选择构建可展开桁架的基本单元进行了基本特性分析,对其驱动方式及运动学特性进行分析,建立了桁架的等效梁模型,进行了桁架参数优选,最后研制了可展开桁架的原理样机并进行了试验验证与结果分析。首先根据调研结果及桁架设计要求,参照目前已有的折展机构构型设计了可展开桁架机构的基本组成单元并对其基本特性进行了分析,随后通过轴向阵列构建多方案的可展开桁架,通过多参数对比分析进行构型边数优选,根据优选结果确定了桁架构型。空间可展开桁架机构有展开功能,在确定可展开桁架构型及折展原理的基础上,对桁架机构进行运动学特性分析,确保桁架方案合理可行。设计了可展开桁架的驱动点布置位置并分析方案合理性,通过ADAMS仿真验证驱动可行性;建立可展开桁架基本单元D-H坐标系,通过计算得到关键旋转关节点的空间运动轨迹及其他运动学参数,在ADAMS中进行可展开桁架整体模型仿真,通过仿真分析结果验证可展开桁架运动学理论分析的正确性。基于能量互等原理,对可展开桁架进行动力学分析,建立桁架连续梁等效模型,推导出等效梁模型的等效质量矩阵和等效刚度矩阵;基于无阻尼振动方程通过等效模型建立桁架参数与基频的影响关系,进行可展开桁架结构详细参数对基频的影响分析及结构参数的优选计算。基于优选结果完成可展开桁架机构的结构设计,给出可展开桁架的详细结构参数。搭建可展开桁架的原理样机,通过样机的展收试验验证可展开桁架原理样机的展开功能的可实现性及驱动布置方案的合理性;通过样机的静刚度实验及模态实验结果同理论计算结果对比验证等效模型的正确性。上述分析及实验为后期可展开桁架落地提供设计思路、理论及数据支持。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
戴宇航,蒋松,陈金宝,魏君[5]（2019）在《大型星载天线桁架式可折展机构的模态分析》一文中研究指出大型空间抛物柱面星载天线具有口径大、约束弱、刚度低、质量小等特点,其机构的空间稳定性直接决定天线的使用寿命和信息传输的可靠性。为准确获得大型空间星载天线在轨稳定性能参数,依据星载天线的高精度和长寿命的设计需求,提出一种新型抛物柱面星载天线结构形式,利用有限元仿真对该新型星载天线作模态分析,并分析相关参数。结果表明:采用Al7075材料的新型抛物柱面星载天线基频满足设计要求。同时,增加上下支杆和上下斜撑杆的截面尺寸可有效提高天线结构的固有频率。该研究为我国大型抛物柱面星载天线设计提供了理论支撑和技术参考。(本文来源于《上海航天》期刊2019年01期）
韩博,韩媛媛,许允斗,姚建涛,赵永生[6]（2019）在《剪叉式过约束双环桁架可展天线机构的构型设计与自由度分析》一文中研究指出基于过约束剪叉机构单元,构造了一种剪叉式过约束双环桁架可展天线机构作为星载天线支撑机构.首先,分析了剪叉式过约束双层环形桁架机构的构型机理及过约束特征,并对整体桁架机构进行了单元划分;考虑节点连接件的尺寸,推导出了此剪叉式过约束双环桁架机构的组环几何条件.然后,将双层环形桁架机构进行单元分解,基于图论和螺旋理论绘制了分解后机构单元的旋量约束拓扑图,进而分析了闭环可展开机构单元和整体双层环形桁架机构的自由度,结果表明,双层环形桁架机构的自由度和闭环可展开机构单元的自由度数相同,均只有1个自由度.最后建立了双层环形桁架可展开天线机构的仿真模型,模拟了整个机构的展开过程,验证了整体的可展性.该剪叉式过约束双环桁架可展天线机构所含运动副均为转动副,且整个机构仅具有单个自由度,运动形式简单.(本文来源于《机器人》期刊2019年03期）
曹巨江,陈园,魏妍,郑杭妮[7]（2018）在《一种空间模块化桁架式展开机构及其运动过程分析》一文中研究指出为设计一种折迭率高的新型空间桁架式展开机构并分析其运动过程,提出了由两个四棱锥对称布置组成的空间2自由度模块化可展单元。首先,阐述了空间桁架式展开机构的模块化组成原理。其次,根据机构顺利折迭条件推导了构件的几何协调方程。最后,根据展开过程的动作特征,将空间桁架式展开机构简化为平面机构并计算自由度,基于闭环矢量法对机构进行运动学分析。(本文来源于《机械传动》期刊2018年12期）
杨富富[8]（2017）在《基于桁架方法的空间过约束机构分析与可变多面体设计》一文中研究指出连杆机构是机械系统组成中一类由连杆构件用低副联接组成的构件系统。它的主要功能是可用来传递运动和力。连杆机构由于具有一些特定的优势,如构件和铰链形式均较为简单、承载能力强、可靠性好、可实现多样化空间复杂运动等,在机械、汽车、仪器等领域中得到了广泛应用。而桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的平面或空间结构,它一般是由稳定的叁角形或四面体单元组成。桁架的主要功能是通过杆件在轴向受拉或受压来承受结点处的外载荷。由于结构简单、成本低、以较小的自重提供较大刚度等优点,桁架结构广泛应用于工程结构、建筑材料等各个领域。虽然机构和结构的主要功能有所不同,但它们并不是两个完全不相关的概念。一方面,当锁定机构的所有的输入参数时,机构可以被看作是具有一定承载能力的结构。另一方面,工程中也存在一些力静定或静不定的可运动的结构,在机构学中,这两种结构分别看作是一般机构和过约束机构。结构侧重于对稳定性和力学特征的分析,而机构则倾向于对自由度和运动特性的研究。经历着近200年的发展,现代机构运动学已经形成了一些较为成熟的研究理论和方法,如矩阵方法、旋量理论、李群李代数等。但是,这些理论和方法难以有效地解决复杂的空间机构的运动学问题。如空间过约束机构由于具有复杂的几何关系,其自由度计算常常需要进行特殊修正。同时,空间多环路机构的复杂拓扑环路关系使运动学分析更为困难。特别是空间多环路机构的运动轨迹解析分析仍是当前机构学的难点之一。桁架结构可以被认为是由杆件通过球副连接而成的多环路结构。在结构中,通常采用包含了几何和拓扑信息的平衡矩阵来分析桁架的结构特性。因为这个过程无需单独考虑桁架的具体拓扑环路关系,该方法有潜力应用于空间复杂机构的运动学分析。因此,本文的研究目的是将叁维空间机构转换为与其等价的桁架形式,通过桁架理论与方法对复杂空间过约束机构的运动学特性进行分析,并以此为工具设计具有折展功能的可变多面体结构。本文首先提出一套将连杆机构转换为与其等价桁架形式的通用方法,并验证该方法的有效性;其次,采用该方法识别并去除空间过约束机构中冗余约束,得到过约束机构的非过约束形式;最后,应用桁架转换方法中的自由度计算、运动轨迹预测以及分叉点的判断等方法,得到了叁组可单自由度变换的多面体。具体工作包括如下五个部分:·桁架方法本文第二章提出了一种将空间连杆机构转换为与其等价的桁架结构的方法。基于该方法,可将桁架中关于运动分析的理论和方法引入到机构运动特性的分析中。该方法为具有复杂拓扑关系机构的运动学分析开辟了一条新途径。将直线视为杆件、结点视为球副,一个转动副即可用一条直线两端分别连接一个结点进行表达。因为直线、叁角形和四面体是一维、二维和叁维空间中最简单稳定的刚体,而桁架是由刚性杆通过结点连接而成,所以,一个转动副连接两个构件所实现的相对转动可由两个叁角形,或两个四面体,或一个叁角形与一个四面体,通过一条公共边连接而成的桁架来实现。同时,两端均为球副的构件可表示为两端均为结点的一条直线。两端分别为球副和转动副的构件可表示为一个叁角形(其中一个顶点对应球副位置,该顶点的对边对应转动副位置)。两端均为转动副的构件通常可表示为一个叁角形(两转动副共面相交)或者一个四面体(两转动副空间异面)。当该构件所连接的两转动副轴线相互平行时,采用上述等价方式得到的6条边将处于同一平面内。通过对其力学分析发现,该等价后的桁架含一个瞬时自由度。为避免等价转换后机构的运动特性发生变化且避免引入冗余杆,需在该平面外确定一辅助结点,将该结点与四边形的4个顶点分别相连,并去除原四边形中两条对角线中的一根杆,可得到其桁架形式。因此,采用该转换方法,可将含转动副和球副的连杆机构等价转换为它们对应的桁架形式。本文以一个叁重旋转对称的Bricard连杆机构为例,首先将其转换为对应的桁架形式,对其平衡矩阵进行分析,验证了其单自由度的特性;再利用对平衡矩阵进行奇异值分解的数值算法生成了其运动轨迹;最后以平衡矩阵的奇异值为依据确定了该机构的两个分叉点位置。所得到的结果与已有结论完全一致,从而验证了该方法的有效性。以平面四杆和球面四杆两个机构为例,验证了机构运动雅可比矩阵和力平衡矩阵对于运动分析具有等效性的结论。最后,推导了空间桁架中结点线速度与角速度之间的关系。这可将机构学中的铰链角位移问题转换为相应桁架中结点线位移问题。·过约束机构的非过约束形式空间过约束机构由于以最少杆件可提供较好刚性而在工程领域有着广泛的应用前景。而复杂的几何条件对其构件的制造精度以及机构的装配精度提出了极为苛刻的要求。因此,这在很大程度上制约了过约束机构的进一步应用。为了解决该问题,就需要寻找过约束机构的等价非过约束形式。本文第叁章以桁架方法为依据,介绍了一种在空间过约束机构等价桁架形式中识别并去除冗余杆的通用方法,从而得到过约束机构的非过约束形式。首先将过约束机构等价转换为对应的桁架结构。再根据麦克斯韦准则,计算出桁架结构中冗余杆的数目,并根据桁架中各杆件之间的相对位置关系,确定去除冗余杆的所有可能方案。通过建立合适的空间直角坐标系,求得所有去除冗余杆件后桁架结构的平衡矩阵并准确地计算出自由度数。相对于原桁架结构,删除杆件后的平衡矩阵若未出现降秩现象,则得到了过约束机构的非过约束简化形式。以Bennett机构和Myard 5R机构为例,详细描述了该方法的具体实施过程。通过对Bennett机构和与其有着相同参数的RSSR机构的输入输出规律进行分析研究,发现它们的运动规律保持一致。采用旋量方法对RSSR机构进行分析,发现其中的这两个球副在运动过程中均与转动副等价。基于以上两点分析,可以证明RSSR机构确实为Bennet机构的非过约束形式。同时,为了验证该方法的通用性,本文还研究了Myard 5R机构的非过约束形式,即为空间RRSRR机构。理论上,制造误差很容易使空间过约束机构出现卡死而失去自由度。然而,制造误差通常并不会改变非过约束形式的自由度,同时对其运动规律也有着较小的影响。通过对输出角关于制造误差的灵敏度分析,发现非过约束形式对制造误差具有更好的协调性。最后,设计出了一类特殊运动副,该运动副即可用于非过约束机构形式,还在提升制造误差协调性的同时,保留了过约束机构所具有的刚性的特点。这些工作为过约束机构的进一步工程应用打下了坚实的基础。·立方八面体与正八面体之间的单自由度变换在几何中,有两类都是由正多边形组成且具有较好对称性的凸多面体,它们分别为柏拉图多面体和阿基米德多面体。其中,柏拉图多面体是由一种正多边形围成的凸多面体,它包含以下5种:正四面体、立方体、正八面体、正十二面体和正二十面体。阿基米德多面体则是由两种或两种以上正多边形围成的凸多面体,它包含13种。在几何中,经典的截角,截半,交错,扭棱等方式可实现阿基米德多面体和柏拉图多面体之间的变换。但这些变换都是通过截短多面体的边长来实现的,因此,它们均无法由连杆机构来实现。在工程领域,最经典的多面体变换是由Fuller提出的立方八面体与正八面体之间变换的Jitterbug。该变换是通过“旋转+平移”的方式来实现的。运动学上,可认为Jitterbug中的8个叁角形面都通过圆柱副与机架连接,且多面体的各顶点均设置为球副。虽然它可单自由度完成变换,但这些圆柱副的存在增加了机构的复杂度、破坏了多面体内部的整体可用区域且降低了有效的体积折展比。自Fuller提出Jitterbug后,已有大量学者对多面体变换以及多面体机构的运动性进行了研究。但这些变换通常要么在改变杆长的情况下改变多面体的大小而不改变其形状,要么不能被单自由度实现,要么不能在两个多面体之间进行。因此,我们的目标是设计简单的机构实现多面体之间的单自由度变换。具体地,在多面体每个顶点处仅设置一个转动副或球副,运用机构运动学理论对多面体展开和折迭构型进行分析,确定各顶点的运动副类型以及转动副的方位,从而得到多面体之间的单自由度变换。本文第四章,采用桁架转换方法,得到了一种空间多环路连杆结构。该机构可实现含6个镂空四边形面和8个刚性叁角形面的立方八面体和正八面体之间的变换,其体积折展比为5。将立方八面体中一个四边形设置为一个Bennett机构可将立方八面体中的4个叁角形单自由度地折迭为正八面体中共定点的4个叁角形,通过分析这些叁角形在初始和终止构型下的几何位置关系求得了转动轴的具体方位。类似地,剩下的4个叁角形也由参数完全相同的Bennett机构来实现折迭运动。最后,通过4个球副将这两个Bennett机构进行连接,得到了所需的多面体机构。通过桁架方法求得该机构的自由度为1。在此基础上,运用基于奇异值分解的数值算法,得到了该多面体变换的运动轨迹。通过记录运动过程中奇异值的变化,分析了变换过程中的分叉情况。结果显示该机构可实现立方八面体和正八面体之间的单自由度变换,且不会出现运动分叉情况。同时,通过分析各叁角形面中心的运动轨迹,对比了所得到的多面体变换与基于“旋转+平移”方式的多面体变换在运动特性和对称性上的差别。此外,对于该机构中4个球副的运动情况也进行了分析。结果显示,这些球副并不能进一步替换为转动副。该可展结构含有8个转动副和4个球副,其中8个转动副构成2个Bennett机构。这2个Bennett机构通过4个球副连接形成4个RSRS机构。这样8个叁角形构件通过2个Bennett机构和4个RSRS机构的并联网格连接成立方八面体。随着这6个机构的折展运动,立方八面体被折迭成由8个叁角形拼接而成的正八面体。在工程中,由于球副的设计和制作均较困难,故将该多面体机构中的球副用3个转动副所构成的折纸结构进行代替。最后设计并制作了只有转动副的多面体实物模型。该模型进一步验证了计算和设计结果的正确性。·截角八面体与立方体之间的单自由度变换本文第五章,研究了一种可实现11.3倍体积折展比的截角八面体和立方体之间的变换,该变可换由另一个空间单自由度多环路连杆机构实现。将截角八面体中8个镂空六边形面折迭起来,可得到由6个正方形面拼成的立方体。将截角八面体的所有边均视为直杆,并将所有顶点设置为球副,通过桁架方法,求得所形成的多面体机构的自由度为18。因此,为了得到单自由度的多面体变换,需要在此基础上引入约束来降低自由度数。通常,将一个球副替换为一个转动副可增加2个约束、减少2个自由度数。然而,由于多面体中存在着复杂的拓扑环路,故不能通过简单数数的方式确定需要引入转动副的数目。截角八面体中的一个镂空正六边形对应的折迭状态是立方体中具有公共顶点的3条相互垂直的边。因其展开和和折迭状态均具有叁重旋转对称性,故选取了同样具有叁重旋转对称的Bricard机构来实现它们之间的变换。该机构是一种经典的由6个转动副连接而成的单自由度六杆机构。通过分析变换前后各正方形的几何方位关系,运用机构运动学方法,求得了各个顶点处转动副的具体轴线方位。类似地,将由剩下的3个正方形面和对应的3条边所围成的六边形也设置成了具有相同参数的Bricard机构。通过桁架方法,对引入2个Bricard机构后的多面体机构进行分析,求得其自由度数为2。为了获得单自由度变换的目标,仍需将剩余的12个球副中的某一个替换为转动副。研究发现,将这12个球副分别单独替换为在特定方位平面内的转动副均可获得单自由度变换。考虑折迭和展开过程的完整性以及运动过程的物理干涉情况,通过对运动路径的模拟以及对平衡矩阵奇异值的记录,确定了转动副在对应平面内的方位范围。最后,通过3D打印,制作了一个边长为20cm的截角八面体和立方体之间变换的验证模型。·截角四面体与正四面体之间的单自由度变换本文第六章,通过一个由1个Bricard机构和3个RSRRSR(或者3个RRSSRR)机构构建的多环路机构,实现了截角四面体和正四面体之间的单自由度变换,它们的体积比为23。截角四面体是一类由4个正六边形和4个正叁角形组成的阿基米德多面体。其中,镂空的正六边形是由3个叁角形面和3条边围成,呈叁重旋转对称分布。类似于前一个多面体变换,该正六边形也可由叁重旋转对称的Bricard连杆机构单自由度折迭为正四面体中有公共顶点的3条边。将其余6个顶点均设置为球副,通过桁架方法,求得所得到的多面体机构的自由度为4。为获得单自由度的多面体变换,仍需将部分球副替换为具有特定转轴方向的转动副。考虑结构的对称特性,该机构存在两类仍被设置为球副的顶点位置,即(1)Bricard机构所连接的3个叁角形中未被设置成转动副的顶点,(2)第四个叁角形的3个顶点。研究发现,分别将其中一类顶点上的球副单独替换为转轴在特定平面内的转动副均可实现单自由度的多面体变换。通过桁架方法联合基于奇异值分解的数值模拟方法,分别求得了这两类替换方案的机构运动轨迹。结果显示,后确定的转动副轴线在对应平面内的某些范围内,可完整地实现预期的截角四面体与正四面体之间的单自由度变换,同时这些变换过程也不会出现物理干涉。最后,基于折纸技术制作了一个实现该多面体变换的实物模型,验证了设计结果的正确性。·结论与展望本文着眼于机构学与结构力学的交叉学科,提出了一种将连杆机构等价转换为桁架形式方法。这为研究复杂连杆机构的运动特性开拓了一种新的研究思路。同时,得到的非过约束形式获取方法和求解多面体之间单自由度变换的方法以及所有设计结果均具有一定理论和工程实用价值。此外,本文研究工作还可以从如下几个方面进行进一步深入研究:(1)机构的雅可比矩阵与桁架的平衡矩阵之间的本质关系仍有待进一步探索和论证。基于该关系,机构的动力学问题也可通过对其等价桁架的平衡矩阵进行分析来解决。由于平衡矩阵的建立过程较雅可比矩阵的建立过程要更加容易、更加便捷,故这可大大简化复杂机构的动力学分析过程。(2)为获取过约束机构的非过约束形式,本文在等价桁架形式中选取待去除的冗余杆时,制定了一些选取规则。放开其中部分或者全部规则,可能会获得更多的非过约束形式。而所得到的非过约束形式与原机构的运动学关系仍需要进一步研究。(3)本文采用了Bennett四杆和Bricard六杆机构实现了3组多面体之间的变换。这两种机构均是经典的空间单自由度机构。而有些多面体变换需要引入八杆或更多杆机构,如可利用空间八杆机构将截角立方体中的镂空正八边形面进行折迭可获得正八面体。因此,以多自由度的单环路连杆机构为单元,能否得到多面体之间单自由度变换需要进一步深入研究。同时,为采用最简单的空间多环路机构来实现多面体之间的变换,在多面体的每个顶点处仅允许设置一个转动副或一个球副。因此,如果释放此限制条件,如在某些顶点处设置两个自由度的U副,也可能会得到更多多面体之间的单自由度变换。更进一步,由于部分多面体变换的展开和折迭构型都具有可叁维阵列的特点,因此,以这些少自由度变换的多面体机构为单元,有希望构建出少自由度的可变多面体阵列。这将为模块化设计可展卫星群等航天器提供可能的方案。(4)本文采用结构中的桁架的方法解决了机构运动学中的部分难题。而结构力学中是否还有其它理论亦可用来解决机构运动学问题,仍需要进一步探索。另一方面,机构学中的理论能否解决结构中的一些难题,也有待于进一步探讨。(本文来源于《天津大学》期刊2017-12-01）
齐晓志[9]（2016）在《环形桁架式可展开天线机构设计及展开动力学研究》一文中研究指出随着通信技术、空间科学以及地球观测技术的快速发展,对大口径天线的应用需求变得愈加迫切。由于受运载工具储藏空间的限制,天线必须具备折迭展开性能,因此大口径展开天线成为空间天线的最佳选择,而网面展开天线具有质量轻,口径大,精度高等优点,越来越受到科研工作者的重视。本文以环形桁架式展开天线机构为研究对象,对机构活动度分析方法、折展机构设计、天线索网找形与精度调整、机构展开动力学建模以及地面模拟实验等关键技术进行了深入研究。大尺度空间可折展机构归根到底是由多个简单的单闭环机构组成,因此以单闭环机构环路方程的分析为基础,提出针对多闭环机构活动度分析的方法。将单闭环机构的运动等效为一个变参数运动链,然后将多环机构化简为简单的单环机构进行活动度分析。在此基础上,利用D-H方法推导出5R Myard机构和面对称Bricard机构的运动环路方程,并以它们为基本模块单元进行大尺度空间折展机构组网研究,分析这些多闭环机构保持连续运动的几何协调条件,获得多种新型空间折展机构网络构型。为了构建大尺度空间展开天线,提出一种以平面六杆机构为基本组成模块的大型环形展开机构,该机构具有很好的折展性能,可以用来作为空间展开天线的支撑机构。通过采用闭环同步绳索系统和双曲柄滑块机构,实现了环形展开机构多模块联动,同时提出了两种展开驱动方式:绳索驱动方法和扭簧驱动方法,并设计完成一种适用于空间天线机构的高刚度扭簧驱动关节。建立了环形展开机构的整体运动学模型,并进行了速度和加速度分析,通过案例仿真验证了模型。天线索网结构的设计直接关系到展开天线的精度,因此本文以叁向网格索网为研究对象,研究天线索网找形和精度调整问题。提出考虑垂跨比的网格几何划分方法,确定了抛物面索网反射面各索段的理想长度。建立了基于力密度法的索网双目标找形优化数学模型,该模型以索网形面精度和力均匀性为目标,获得索网平衡状态下的最优预应力分布,在此基础之上提出考虑周边桁架变形影响的索网找形优化方法,获得了更加精确的找形结果。针对索网精度调整的问题,建立了基于节点调整法的索网精度调整优化数学模型,提出了两种用于索网精度调整的求解算法:多维进退法和最小步长逼近法,实现了索网精度的快速调整。为了预测机构展开过程中动力学特性的变化,必须建立空间展开机构的动力学模型并进行仿真实验。本文基于多体动力学基本理论,选取机构的展开角度为广义坐标变量,利用拉格朗日动力学分析方法建立含索网环形展开天线系统的展开过程动力学模型,该模型综合考虑了柔性索网、关节阻尼、扭簧驱动力以及控制绳索对环形机构展开运动的影响。提出了一种基于展开速度控制的机构运动规划方法,推导出控制绳索的运动方程。通过天线机构的正、逆动力学仿真实验,分析了机构在展开过程中系统能量的变化规律以及阻尼对机构展开的影响,获得了绳索的力控曲线,并提出了绳索布置的改进方案。为了验证本文所提天线方案的可行性,设计研制一套环形桁架式展开天线地面原理试验样机及相关的地面实验系统。对原理样机进行了多次展开收拢实验、精度测试实验、刚度实验以及绳索张力测试实验,实验结果表明机构有良好的展收性能,非常高的重复定位精度,绳索张力实验结果验证了本文所建动力学模型的正确性,为电机控制参数的设计提供了参考。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2016-12-01）
张琪[10]（2016）在《环形桁架式可展开天线机构的分析与优化研究》一文中研究指出随着科学技术不断发展和社会的不断进步,信息越来越被各个国家所重视,成为一种重要的资源。太空天线作为最主要的信息接收装置,它的发展越来越多的受到各个国家的关注。环形桁架式可展开天线由于其折迭比大,结构形式简单,口径大,并且天线的质量不会随着天线直径范围的增大而增加太多等一系列的优点,使得环形桁架式天线具有广阔的应用前景,被越来越多的国家所关注。本文将基于对环形桁架式天线设计的基础上,对天线进行了理论方面的分析,可以为以后天线的相关研究提供参考。本文完成了对环形桁架式可展开天线机构进行了方案设计,并利用Pro/E软件进行了天线机构的叁维建模,基于D-H参数法对天线机构的基本单元进行了运动学分析,对环形桁架式天线机构的基本单元进行运动学性能的分析。同时利用ADAMS软件对天线机构基本单元进行了过程和仿真分析,求得天线机构基本单元在展开过程中杆件的展开速度和加速度。误差的存在会造成机构在运动的过程中不能按照预定的轨迹进行运动,本文考虑了天线杆件的加工误差和铰链的间隙误差这两个方面的误差对于天线机构展开的影响,通过对零件的加工误差和铰链的间隙误差进行详细的分析,得到当天线机构可以正常展开时,天线机构铰链所允许的最大间隙。利用ANSYS对环形桁架式天线机构完成了在完全展开之后的结构动力学分析和模态分析,得到了天线机构的前十阶固有频率,并对结果进行分析;考虑到不同的天线材料和不同的天线截面面积对于天线机构频率的影响,完成了当选取不同材料和不同的截面面积时,天线机构固有频率的变化;最后利用ANSYS对天线机构进行了优化。本文对环形桁架式可展开天线机构进行了运动学动力学分析、误差分析、模态分析以及结构优化等方面的研究,并且取得了阶段性成果,为后来的科研人员从事环形桁架式可展开天线的研究提供了一定的理论依据和参考。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2016-12-01）
桁架机构论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来,伴随着科技的发展,太空中的人造卫星如通信卫星、气象卫星、导航卫星等越来越多,为人类的生产与生活等活动提供大量的方便。但是与此同时也产生了大量的太空垃圾,因此对废旧卫星的回收非常重要。传统并联机构在实现叁个方向的运动时需要有叁个驱动电机,存在质量大而且成本高的问题。本文提出了将变胞关节与并联机构结合构成的变胞关节式并联机构,将变胞关节式并联机构串联构成串并联空间桁架机构,相比于传统的串并联机构,该串并联空间桁架机构使用更少的驱动电机,而且具有较大的运动空间。将该串并联空间桁架机构末端安装末端执行器,如钻头、探头或者夹具,可完成观测及操作等任务。而将多个串并联空间桁架机构进行组装可用于空间抓捕,因此对空间桁架机构的研究具有重要意义。本文第二章详细设计了变胞关节式并联机构,对变胞关节式并联机构自由度进行分析,并对结构进行详细设计,通过试验验证该变胞关节式并联机构朝不同方向展开的变胞功能试验。本文第叁章对变胞关节式并联机构的运动空间进行求解,并改变支链杆长分析杆长对变胞关节式并联机构运动空间的影响。在给定变胞并联机构2个驱动电机一定转速下通过求导法对变胞关节式并联机构中心点的位置进行求导得到变胞并联机构的速度-时间曲线及加速度-时间曲线,使用机械系统动力学自动分析软件ADAMS验证运动学分析结果的正确性。使用虚功原理分别对变胞并联机构自由度为1和2两种状态进行静力学分析,使用拉格朗日方程法对变胞关节式并联机构进行动力学分析,分析壁厚对变胞关节式并联机构基频的影响。本文第四章将3个变胞关节式并联机构串联,构成串并联空间桁架机构,分析串并联空间桁架机构的运动空间,对串并联空间桁架机构末端中心点位置求导得到串并联空间桁架机构的速度-时间曲线及加速度-时间曲线。使用虚功原理对串并联空间桁架机构进行静力学分析,使用达朗贝尔原理对串并联空间桁架机构进行动力学分析。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
桁架机构论文参考文献
[1].韩博,许允斗,姚建涛,张硕,郑东.过约束剪铰式双层周边桁架可展天线机构设计与分析[J].燕山大学学报.2019
[2].田进.变胞关节式串并联空间桁架机构研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].香世贵.基于四面体桁架结构的空间抓捕机构设计与试验研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[4].刘海婷.空间太阳能电站大型体状可展桁架机构研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[5].戴宇航,蒋松,陈金宝,魏君.大型星载天线桁架式可折展机构的模态分析[J].上海航天.2019
[6].韩博,韩媛媛,许允斗,姚建涛,赵永生.剪叉式过约束双环桁架可展天线机构的构型设计与自由度分析[J].机器人.2019
[7].曹巨江,陈园,魏妍,郑杭妮.一种空间模块化桁架式展开机构及其运动过程分析[J].机械传动.2018
[8].杨富富.基于桁架方法的空间过约束机构分析与可变多面体设计[D].天津大学.2017
[9].齐晓志.环形桁架式可展开天线机构设计及展开动力学研究[D].哈尔滨工业大学.2016
[10].张琪.环形桁架式可展开天线机构的分析与优化研究[D].哈尔滨工业大学.2016