可展开桁架及锁定装置设计开题报告

全文总字数：2920字

1. 研究目的与意义

桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受的力有轴向拉力或压力，从而能够充分地利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。桁架常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多边形桁架、平行弦桁架，及空腹桁架。

随着空间技术的高速发展和航天应用的不断深入，对空间结构提出了越来越高的要求。我们需要研制的是它的展开结构要在地面具备小体积、方便运输和容易储藏等特点，当到达预定轨道之后由驱动装置进行驱动展开，通过锁定装置可保持一定的形态，具备了一定的结构功能。

我们所要设计一种可展开桁架及锁定装置，能够保证机构顺利展开-收拢，具有一定的扩展性。通过对该项目的的研究，掌握相关知识技术，并且关注前沿动态，有助于不断在相关方面取得进步，争取用更加合理的方案，更加紧密的逻辑分析，做出好的产品，高效利用相关资源，服务社会、奉献社会。

2. 国内外研究现状分析

1国外发展现状

国外在可展开结构研究较为领先。比如（1）sunflower折展天线，又称向口葵天线，最早是美国trw公司研制，是最早的固面天线之一。展开口径为4.9 m的sunflower天线，其收拢状态下的直径和高度分别为2.1_5m和1.8 m，收缩比较小。（2）daisy折展天线此类天线是欧空局和德国多尼尔公司一起研制，属于卡塞格伦型天线，由2_5块金属面板组成。一个展开口径为8m的折展天线，其收拢直径和高度分别为2.9m和4.1 m，型面精度能达到bum。此类天线的优点为折叠比较大，型面精度高;主要缺点为天线的质量较大，天线口径受限。(3)花瓣型此类天线折迭时外型像含苞欲放的花朵，故称之为花瓣形天线，其代表作为剑桥大学研制的ssda天线。此类天线反射面被划分为若干个板面，板面与板面之间通过铰链连接,等其他相关结构。

在锁紧装置设计方面。比如nasa莱利研究中心研制的 larc铰链。在1994年搭载在航天飞机上的激光雷达在轨技术试验任务中，激光雷达卫星的主反射器由很多反射器瓣组成，而这些反射器瓣的展开精度决定了卫星的观测性能，因而莱利研究中心专门为这项任务设计了用于可展开机构的larc铰链。asar铰链包含两部分:展开铰链装置(dhm)和展开预加载锁紧装置(dpm）。展开铰链装置对称布置于天线板的两侧，由支架支撑在天线板上。展开预加载锁紧装置则嵌入在天线板角内，分为主动部分和从动部分。当相邻的两块天线板展开后，主动部分上的锁紧装置被触发，主动部分上的钩子和从动部分上的钩子啮合，并由预加载机构将天线板紧紧压在一起，为系统提供所需的结构刚度及平面精度，等其他交联结构。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

1) 采用机械原理、工程材料、机械设计等知识，设计可展开桁架结构锁定装置；

2) 该锁定装置能够顺利锁定结构，最好能够控制拉索拉力；

4. 研究创新点

通过对机械原理、设计的进一步理解，相关力学知识的进一步掌握，使用计算机辅助设计软件绘制图纸，制作一套桁架结构使其可以展开-收拢，并具有一定扩展性。