空间类球面天线支撑机构设计及其可靠性分析

摘要

天线支撑机构是近年来研究最为热门的一种新型空间折展机构，是可展开天线的重要组成部分。工作状态下通常是一个刚柔耦合的复杂结构，用以支撑金属反射网、保持结构精度和维持结构稳定性。目前在天线支撑机构的结构创新设计、地面展开试验和可靠性研究等方面仍存在一些关键问题。开展天线支撑机构的本体结构设计、测试装置设计和试验研究等工作，对于提升我国在相关领域的理论研究和工程应用水平，推进我国航天技术的发展具有十分重要的意义。
　　本文提出一种可重复折展类球面天线支撑机构，对其进行测试装置设计，可靠性分析和低重力展开试验，具体包括：
　　依据图论和正多边形组合特点，确立折展单元和折展模块最终构型。基于类球面天线支撑机构功能需求分析，对类球面天线支撑机构进行总体方案设计。利用最小二乘法，建立抛物面拟合模型。根据折展模块几何模型，建立空间类球面天线支撑机构折展主体三维模型，在ADAMS中进行折展单元的运动学仿真验证，为后续的展开试验提供依据。
　　针对空间类球面天线支撑机构的特点，采用Pro/E-HyperMesh-ANSYS联合仿真进行模态分析。并利用模态叠加法对天线支撑机构进行谐响应分析，分析其固有频率的影响因素。
　　建立空间类球面天线支撑机构展开失效故障树模型，基于 RWB可靠性工作平台对其顶事件失效概率进行计算，获得最小割集和重要度，确立天线支撑机构的薄弱环节，提出相应的改进措施，为测试装置的设计提供依据。
　　最后，基于上述分析对空间类球面天线支撑机构测试装置进行设计，研制其原理样机。进行类球面天线支撑机构的展开功能试验和展开精度试验，获得拟合圆弦长和关节铰展开角度变化规律，验证机构设计与仿真的正确性。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 天线支撑机构国内外研究状况

1.3 论文主要研究内容

第二章 空间类球面天线支撑机构折展模块构型综合

2.1引言

2.2折展单元构型综合

2.3折展模块构型综合与选定

2.4本章小结

第三章 空间类球面天线支撑机构本体设计

3.1引言

3.2天线支撑机构方案设计

3.3天线支撑机构结构设计

3.4天线支撑机构运动学仿真

3.5本章小结

第四章 空间类球面天线支撑机构有限元分析

4.1引言

4.2天线支撑机构有限元建模

4.3天线支撑机构模态分析

4.4天线支撑机构谐响应分析

4.5固有频率影响因素分析

4.6本章小结

第五章 空间类球面天线支撑机构展开可靠性分析

5.1 引言

5.2 故障树分析法

5.3天线支撑机构展开可靠性分析

5.4本章小结

第六章 空间类球面天线支撑机构测试装置设计与展开试验

6.1引言

6.2天线支撑机构测试装置设计

6.3天线支撑机构展开试验

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果和参与项目情况

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