空间折展机构设计

《空间折展机构设计》编著者邓宗全。 《空间折展机构设计》在对空间折展机构多年理 论研究和工程经验积累的基础上，密切结合航天事业 发展对空间折展机构的需求，主要以空间折展机构为 对象，对国内外航天工程应用的空间折展机构分类、 技术发展与应用进行全面概括；基于图论和李群理论 对折展机构的基本折展单元进行构型综合与设计，并 提出大尺度空间折展机构组网方法及空间折展机构性 能评价与优化设计方法；对两种典型的空间折展机构 进行实例设计；结合工程应用介绍空间折展机构主要 功能装置及地面模拟试验与测试方法。 本书可供科研院所、高等学校从事空间机构研究 的工程设计人员、教师、研究生等阅读和参考。

邓宗全 哈尔滨工业大学教授，博士生导师。国家教学名师。机械设计及理论学科带头人。1956年生人，于1982年和1984年在哈尔滨工业大学机械工程系获学士和硕士学位。现任国务院学位委员会机械工程学科评议组成员，国家863计划先进制造。技术领域主题专家，军口973项目首席科学家， 机械基础课程教学指导委员会主任委员，宇航空间机构及控制技术国防重点学科实验室主任， 学科创新引智计划“装备设计制造科学与技术”项目负责人，机械工程学会理事等。获国家技术发明二等奖1项，国家科技进步三等奖1项，军队科技进步二等奖1项；获国家级教学成果二等奖2项；发表论文300余篇；获国家发明专利39项：研究方向：空间大型折展机构，星球移动与采样机构，空间连接与分离技术。特种机器人等。

第1章 绪 论 1.1 概述 1.2 空间折展机构主要结构形式 1.3 空间折展机构技术发展与应用 1.3.1 空间伸展臂 1.3.2 平面型折展天线 1.3.3 抛物面型折展天线 1.4 空间折展机构研究内容 1.5 本章小结 参考文献 第2章 机构构型综合与分析的数学基础 2.1 概述 2.2 图论 2.2.1 图论在机构学中的常用定义 2.2.2 机构拓扑图的数学描述 2.3 螺旋理论 2.4 位移李群理论 2.4.1 群、交换群和子群 2.4.2 李群、李子群和李代数 2.4.3 特殊欧氏群SE(3)及刚体运动描述 2.5 本章小结 参考文献 第3章 折展机构单元的构型综合与几何设计 3.1 概述 3.2 基于图论的平面折展机构单元拓扑综合 3.2.1 拓扑图模型的建立 3.2.2 拓扑对称性判别 3.2.3 构型的演化 3.3 基于图论的空间折展单元拓扑综合 3.3.1 空间静定桁架图谱建立 3.3.2 空问折展单元图谱的建立 3.4 空间折展机构单元的同构判别 3.4.1 空间折展单元的关联度码表示 3.4.2 空间折展单元同构判别方法 3.4.3 平面折叠态的四棱锥单元的综合 3.5 基于位移李群的机构单元构型综合 3.5.1 开环运动链的自由度分析与综合 3.5.2 对称运动度闭环机构的分析与综合 3.6 折展机构单元的几何设计 3.6.1 连杆构件的几何设计 3.6.2 基本展开形貌的综合 3.6.3 折展单闭环机构的几何设计 3.7 本章小结 参考文献 第4章 大尺度折展机构的组网方法 4.1 概述 4.2 多闭环机构运动度分析 4.3 机构模块单元的可动连接方法 4.3.1 共用支链连接 4.3.2 共用连杆连接 4.3.3 共用附加机构连接 4.4 典型机构的大尺度组网 4.4.1 4R Bennett机构的组网 4.4.2 5R Myard机构的组网 4.4.3 6R Bricard机构的组网 4.5 本章小结 参考文献 第5章 折展机构的性能分析与优化设计 5.1 概述 5.2 折展机构的性能分析与评价 5.2.1 性能评价指标 5.2.2 折展机构运动学分析 5.2.3 折展机构动力学分析 5.3 折展机构多目标优化设计 5.4 本章小结 参考文献 第6章 空间伸展臂设计实例 6.1 概述 6.2 伸展臂及其驱动机构设计 6.2.1 伸展臂展收与驱动原理 6.2.2 伸展臂展开过程受力分析 6.2.3 伸展臂机构设计 6.2.4 伸展臂及驱动机构实物 6.3 伸展臂静力学特性分析 6.3.1 伸展臂性能参数分析 6.3.2 伸展臂静力学参数计算 6.3.3 伸展臂结构参数对性能参数的影响 6.3.4 伸展臂结构参数确定 6.4 伸展臂动力学特性分析 6.4.1 连续梁等效模型 6.4.2 伸展臂动力学分析 6.4.3 伸展臂动力学有限元分析 6.4.4 动力学模型对比分析 6.5 本章小结 参考文献 第7章 抛物面天线折展支撑桁架机构设计实例 7.1 概述 7.2 折展支撑桁架机构方案设计与评价 7.2.1 基本折展单元的设计与评价 7.2.2 折展支撑桁架机构方案设计 7.3 折展支撑桁架机构的空间几何建模 7.3.1 天线工作表面拟合方法 7.3.2 等尺寸模块的几何建模 7.3.3 不等尺寸模块的几何建模 7.3.4 模型的验证 7.4 折展支撑桁架机构运动学分析 7.4.1 折展支撑桁架机构尺寸关系 7.4.2 折展肋单元展开运动学分析 7.5 折展支撑桁架机构动力学分析 7.5.1 有限元建模及模态分析 7.5.2 支撑桁架机构的模态分析 7.5.3 支撑桁架机构的谐响应分析 7.5.4 固有频率影响因素分析 7.6 折展支撑桁架机构参数设计 7.6.1 结构参数的优化模型 7.6.2 结构优化参数预测模型 7.6.3 优化设计结果分析 7.7 折展支撑桁架机构设计 7.8 本章小结 参考文献 第8章 折展机构主要功能装置 8.1 概述 8.2 驱动与传动装置 8.2.1 驱动装置 8.2.2 传动装置 8.2.3 驱动与传动一体化装置 8.2.4 冗余驱动装置 8.3 压紧释放装置 8.3.1 火工压紧释放装置 8.3.2 记忆合金压紧释放装置 8.4 关节铰链 8.4.1 弹簧铰链 8.4.2 高精度铰链 8.4.3 高刚度铰链 8.4.4 柔性铰链 8.5 本章小结 参考文献 第9章 折展机构地面模拟试验 9.1 概述 9.2 微重力模拟试验 9.2.1 试验方法 9.2.2 伸展臂微重力模拟测试 9.2.3 天线支撑桁架机构微重力模拟测试 9.3 精度测量试验 9.3.1 测量方法 9.3.2 天线支撑桁架机构展开精度测量 9.4 动力学试验 9.4.1 测试方法 9.4.2 伸展臂动力学试验 9.5 模态试验 9.5.1 伸展臂模态试验 9.5.2 模态试验结果分析 9.5.3 天线支撑桁架机构动力学试验 9.6 本章小结 参考文献 名词索引