【摘 要】
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目前，伸展臂作为最基本的展开结构，具有可重复利用性、便于运输和储存、施工周期短等特点，在航天领域应用十分广泛，许多星载天线、太阳能电池阵、光学望远镜等结构都使用了伸展臂
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目前，伸展臂作为最基本的展开结构，具有可重复利用性、便于运输和储存、施工周期短等特点，在航天领域应用十分广泛，许多星载天线、太阳能电池阵、光学望远镜等结构都使用了伸展臂结构，因此对伸展臂的研究十分必要。本文的目的就是设计一种由八面体单元组成的伸展臂，并对其进行研究。这种由八面体单元构成的伸展臂具有质量轻、刚度高、收纳率高等特性。根据八面体单元伸展臂的实际结构特性，对其展开过程进行建模和分析。通过该模型可对八面体单元伸展臂展开过程中任意节点的空间坐标进行求解。该模型也为后续的动力学分析和三维建模做好铺垫。此外，对连接八面体单元伸展臂各单元的球副进行了研究，对球副的运动过程建立了模型，求解出了伸展臂展开过程中球副三个自由度的转动范围。利用ANSYS有限元分析软件，对八面体单元及由其组成的伸展臂结构进行了静载荷有限元分析。研究了八面体单元伸展臂结构受各种静载荷时的应力分布和变形特性；研究了同种材料下不同索、杆直径对伸展臂整体质量以及抗弯刚度的影响；研究了施加在索上的预紧力对伸展臂抗弯刚度的影响。根据机构拓扑结构学理论对由八面体单元组成的展开结构进行拓扑分析。共设计了两种方案，第一种方案中各八面体单元完全用球副连接，第二种方案中各八面体单元由球副和转动副连接。分别对这两种方案的可行性、机构自由度、消极运动副存在性、主动副布置方案等问题进行了研究与验证。制作了八面体单元伸展臂模型，对模型进行了实验研究，测试了所设计模型的伸展与收拢功能；对模型制作过程中出现的问题进行了总结，并对模型结构加以改进；对八面体单元伸展臂的布索方案进行了研究，提出两种布索方案，并对两种布索方案的优缺点进行了分析。
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