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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 空间可展开天线的功能1

1.1.2 空间可展开天线的需求分析1

1.2 空间可展开天线的分类2

1.3 空间可展开天线机构的特点3

1.4 空间可展开天线机构的应用4

1.4.1 平面可展开天线机构4

1.4.2 抛物面可展开天线机构8

1.4.3 抛物柱面可展开天线机构17

1.5 本章小结20

参考文献20

第2章 空间可展开天线机构设计理论23

2.1 空间可展开天线机构的组成23

2.2 空间可展开天线机构创新设计流程24

2.3 空间可展开天线机构构型设计理论26

2.3.1 图论26

2.3.2 螺旋理论29

2.4 基于图论的可展开单元拓扑结构设计与分析30

2.4.1 概念构型建立30

2.4.2 拓扑结构分析35

2.4.3 运动副的确定37

2.4.4 实例分析40

2.5 基于螺旋理论的过约束可展开单元构型综合46

2.5.1 过约束可展开单元的螺旋表示46

2.5.2 公共约束存在下的可展开单元综合50

2.5.3 实例分析53

2.5.4 冗余约束存在下的可展开单元综合56

2.6 本章小结58

参考文献58

第3章 空间可展开天线机构分析方法60

3.1 展开过程运动学与动力学分析60

3.1.1 展开过程运动学建模方法60

3.1.2 展开过程动力学建模方法62

3.2 展开态动力学建模与仿真72

3.2.1 多铰桁架机构动力学建模73

3.2.2 有限元建模与模态分析76

3.2.3 动力学等效建模方法77

3.3 参数优化与网面设计78

3.3.1 结构参数优化78

3.3.2 天线网面设计79

3.4 可展开天线机构试验方法85

3.4.1 微重力环境模拟85

3.4.2 力学测试86

3.4.3 精度测试89

3.5 本章小结89

参考文献89

第4章 模块化平面可展开天线机构设计91

4.1 模块化可展开天线机构方案91

4.1.1 单模块概念设计91

4.1.2 基本单元设计与优选92

4.1.3 可展开机构方案的生成96

4.2 天线机构展开运动学分析97

4.2.1 运动学分析模型97

4.2.2 运动奇异解耦100

4.2.3 展开运动仿真105

4.3 天线机构展开动力学分析105

4.3.1 展开过程刚体动力学分析105

4.3.2 展开过程柔性动力学分析108

4.4 天线机构优化设计112

4.4.1 优化模型112

4.4.2 近似数学模型的建立113

4.4.3 参数优化116

4.5 天线机构设计与样机研制119

4.5.1 模块化可展开机构设计119

4.5.2 天线机构模态分析120

4.5.3 样机研制与试验122

4.6 本章小结126

参考文献126

第5章 基于弹性铰链的抛物柱面可展开天线机构设计127

5.1 弹性铰链力学建模与试验验证127

5.1.1 带簧力学建模127

5.1.2 弹性铰链力学建模131

5.1.3 试验验证134

5.2 弹性铰链折展过程分析135

5.2.1 准静态展开过程性能分析136

5.2.2 展开过程分析138

5.3 抛物柱面可展开天线机构设计143

5.3.1 天线机构组成143

5.3.2 天线机构展开动作流程144

5.3.3 机构展开原理145

5.4 抛物柱面可展开天线机构研制与测试147

5.4.1 样机研制147

5.4.2 试验测试148

5.5 本章小结151

参考文献151

第6章 折叠肋式可展开天线机构设计152

6.1 折叠肋式可展开天线机构原理与运动学分析152

6.1.1 天线机构的组成与工作原理152

6.1.2 天线机构运动学分析154

6.1.3 天线机构柔索布置157

6.2 折叠肋式可展开天线机构动力学分析162

6.2.1 动力学建模与模态分析162

6.2.2 频率影响因素分析164

6.3 参数优化与结构设计165

6.3.1 优化模型建立166

6.3.2 结构参数优化166

6.3.3 折叠肋机构设计167

6.4 索网设计与样机验证169

6.4.1 索网拓扑成型169

6.4.2 样机研制与验证171

6.5 本章小结173

参考文献173

第7章 双层环形桁架式可展开天线机构设计175

7.1 双层环形桁架式可展开天线机构的特点175

7.2 双层环形桁架式可展开天线机构的构建与分析177

7.2.1 基于连系桁架的构建方法177

7.2.2 基于四棱柱可展开单元的构建方法178

7.2.3 双层环形桁架可展开条件分析187

7.3 基于连系桁架的可展开天线机构设计188

7.3.1 内外层环形桁架机构设计188

7.3.2 可展开天线机构设计190

7.4 双层环形桁架式可展开天线机构等效动力学建模190

7.4.1 双层环形桁架单元应变能与动能计算191

7.4.2 连续体应变能及动能计算194

7.4.3 天线单元连续体等效模型建立195

7.4.4 等效动力学模型验证195

7.5 双层环形桁架式可展开天线机构动力学特性分析200

7.5.1 双层环形桁架节点受力分析200

7.5.2 双层环形桁架固有频率影响因素分析202

7.5.3 影响因素灵敏度分析204

7.6 本章小结205

参考文献205

第8章 基于Bennett单元的可展开天线机构设计207

8.1 Bennett机构及其替代构型207

8.1.1 Bennett机构207

8.1.2 Bennett机构替代构型208

8.2 Bennett机构模块化组网211

8.2.1 过渡单元法211

8.2.2 机构网络构建213

8.2.3 机构网络自由度分析215

8.3 基于Bennett单元的抛物柱面天线机构设计224

8.3.1 机构网络的展开和收拢状态224

8.3.2 抛物柱面拟合过程225

8.3.3 抛物柱面天线模型227

8.4 基于Bennett单元的双层天线机构设计228

8.4.1 复合机构设计228

8.4.2 可展开双层机构网络构建229

8.4.3 索网桁架机构形面拟合231

8.4.4 可展开抛物面天线机构设计234

8.4.5 样机研制与试验238

8.5 本章小结240

参考文献241

第9章 模块化构架式可展开天线机构设计242

9.1 新型模块化天线机构方案设计242

9.1.1 可展开肋单元242

9.1.2 构型创新设计与分析243

9.2 天线机构尺度设计与建模245

9.2.1 天线抛物面的拟合方法245

9.2.2 可展开机构几何建模247

9.2.3 可展开机构三维建模249

9.3 天线机构动力学建模与分析250

9.3.1 动力学建模251

9.3.2 动力学分析253

9.4 可展开天线索网设计255

9.4.1 索网结构分析255

9.4.2 索网结构找形255

9.4.3 索网结构的误差计算256

9.5 可展开机构优化设计257

9.5.1 索单元拉力优化257

9.5.2 结构参数优化259

9.6 本章小结260

参考文献260

第10章 索杆张拉式可展开天线机构设计262

10.1 索杆张拉式可展开天线机构参数化建模262

10.1.1 基本张拉单元262

10.1.2 基本张拉模块263

10.1.3 索杆张拉天线机构266

10.2 天线机构力学分析268

10.2.1 天线机构力学建模268

10.2.2 基本参数求解272

10.3 索杆张拉式可展开天线机构参数分析273

10.3.1 张拉天线解域分析273

10.3.2 张拉天线参数分析275

10.3.3 张拉天线展开形态分析280

10.4 索杆张拉式可展开天线机构设计与研制281

10.4.1 张拉天线机构设计281

10.4.2 样机研制与试验282

10.5 本章小结284

参考文献285

第11章 薄膜天线可展开机构设计286

11.1 薄膜天线可展开机构构型设计286

11.1.1 系统组成286

11.1.2 薄膜天线可展开机构构型287

11.2 薄膜的折叠与张拉找形分析288

11.2.1 薄膜的折叠288

11.2.2 薄膜张拉系统设计290

11.2.3 薄膜力学特性分析291

11.3 基于弹性伸杆的可展开机构设计293

11.3.1 弹性伸杆机构293

11.3.2 豆荚杆展开机构296

11.3.3 三棱柱式薄膜天线机构设计298

11.4 本章小结300

参考文献300

第12章 固面天线可展开机构设计302

12.1 太阳花式可展开天线机构设计302

12.1.1 基本可展开单元设计302

12.1.2 基本可展开单元组装与运动特性分析304

12.1.3 太阳花式可展开机构设计307

12.2 多瓣式可展开天线机构设计309

12.2.1 天线机构的分瓣设计309

12.2.2 可展开机构设计310

12.3 本章小结314

参考文献314