机械工程学报

作者：田大可, 高海明, 金路, 范小东, 刘荣强, 郭振伟, 赵丙峰

单位：1. 沈阳建筑大学机械工程学院 沈阳 110168;2. 沈阳建筑大学土木工程学院 沈阳 110168;3. 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;4. 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室 沈阳 110819

关键词：空间可展开天线,组合式结构,模块化设计,运动学分析,结构利用率；

基金：国家自然科学基金重点(51835002)、东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室研究基金(VCAME202207)、中国博士后科学基金(2019M661126)、辽宁省自然科学基金(2022-MS-278)和辽宁省教育厅基金(LJKZ0563)资助项目。

针对空间可展开天线大口径、高收纳率、高结构利用率等迫切发展需求，提出一种多构型组合式模块化可展开天线机构。首先，阐述了机构的总体方案，分别从模块组合规则、肋单元展收原理等对结构进行了详细分析，并基于机构学基本理论对机构的自由度进行了计算；其次，根据机器人学理论分别建立了单模块与多模块的运动学模型，利用空间等包络圆法求解出各肋单元夹角间的关系；同时采用数值仿真软件对多模块联动过程中肋单元夹角的变化规律进行了研究，对建立的多构型组合式模块化机构运动学模型进行了验证及分析；最后对比了单构型与多构型组合式两类天线的结构利用率、收纳率等关键参数，并研制了一台六棱柱单模块原理样机，开展了展开功能试验与验证。仿真及试验结果表明：所提出的机构能够实现由收拢至展开态的运动变化，展开过程中机构无干涉、卡滞等问题；同时，提出的新构型方案不仅保留了模块化结构通用性好、易拓展等特点，还具有较高的收纳率和结构利用率，研究成果对于丰富和发展宇航空间机构基础理论，推动该型天线的工程应用等具有较高的参考价值和借鉴意义。

来源：2023年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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