空间索杆铰接式伸展臂展开可靠性分析

空间伸展臂是一种具有展开、支撑和分离功能、应用最为广泛的空间折展机构，主要用来展开太阳能帆板，支撑星载天线以及分离相互之间具有干扰作用的电子设备。由于其工作环境特殊，空间伸展臂必须具有高可靠性。论文以空间索杆铰接式伸展臂为研究对象，综合分析其可靠性方面的研究现状，基于机构分析和可靠性分析的基本理论，进行空间索杆铰接式伸展臂实现展开功能的机构可靠性分析研究.依据机构可靠性分析的基本模型、机构对运动精度和动力精度方面的要求，分别建立机构运动精度可靠性和机构动力精度可靠性的分析模型，确定机构输入参数和运动函数对机构可靠性的影响。在对空间索杆铰接式伸展臂的结构和功能进行分析的基础上，综合采用硬件法和功能法对空间索杆铰接式伸展臂进行组成结构划分，对各组成部分所有可能的故障模式及影响进行研究，完成空间索杆铰接式伸展臂FMEA报表的制作。基于空间索杆铰接式伸展臂桁架单元展开运动的力学分析模型和桁架单元展开运动满足的功能函数，建立伸展臂展开运动功能可靠性分析模型并进行可靠度计算；分析限位锁定机构的错位锁定失效模式，建立机构防错位锁定可靠性分析模型，计算机构防错位锁定的可靠度。针对锁定机构的两个死点位置，分别建立限位锁定机构的运动可靠性分析模型并完成可靠度计算。根据空间索杆铰接式伸展臂的FMEA分析结果，建立其故障树分析模型，利用区间概率理论和D-S理论，对故障树进行区间分析，得到各底事件发生的区间概率，利用构造的故障树区间算子，对伸展臂的展开可靠性进行区间预测。在空间索杆铰接式伸展臂故障树分析的基础上，采用灰色关联理论分析系统的故障特征与内部特征之间的相关性，构建待检模式向量和典型故障矩阵，利用灰色关联分析方法，建立空间索杆铰接式伸展臂系统的故障分析模型，通过分析确定影响机构展开工作的主要故障原因，为空间索杆铰接式伸展臂的后续研制提供依据。