摘要
随着现代通讯技术的发展，采用卫星通信传输的信息容量越来越大，为了扩展通信容量和提高远距离通信信号质量，采用大口径的空间可展开天线成为必然选择。空间可展开天线机构作为星载天线的支撑机构，是一种复杂的空间多闭环耦合机构，其构型设计以及运动特性分析相比一般并联机构更加困难。本文以剪铰环肋式可展天线机构为研究对象，进行了系统的设计与分析，主要研究内容如下： 对基本剪叉机构进行变异演化，通过改变内部转动副的位置得到一种非等长剪叉机构，通过替换抛物线型肋条，构造设计了剪铰环肋式可展天线机构。针对得到的剪铰环肋式可展天线机构进行了运动分析，基于螺旋理论并结合螺旋约束拓扑图，分析了整体天线机构的自由度；采用螺旋导数并通过各机构单元的旋转变换得到剪铰环肋式可展天线机构的速度响应和加速度响应，推导了机构的质心雅各比矩阵。基于第二类拉格朗日方程，将各构件和转动关节视为理想状态，建立了刚体动力学模型。 利用自然坐标法和绝对节点坐标法来分别描述刚性杆和柔性杆的运动状态，建立了剪铰环肋式可展天线机构的刚柔耦合动力学模型，同时对天线机构中各种构件之间的约束进行了系统分析。基于上述理论模型，采用Adams软件对剪铰环肋式可展天线机构进行了运动学与动力学仿真，并验证了理论模型的正确性。比较了两种模型的动力学响应曲线，并分析了材料弹性模量对天线机构运动的影响。 本文研究成果为开展大口径星载天线机构研究提供参考。
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