铰链作为太阳翼的连接展开机构,其顺利的展开是太阳翼正常工作的关键。为了满足大面积太阳电池翼的需求,要求设计一种高刚度铰链机构,使得太阳电池翼展开后的基频不小于0.15Hz,同时,高刚度铰链机构应具有大预紧力、小体积、轻质量等特点,为以后大面积太阳电池翼的使用提供支持。本文主要以太阳电池翼高刚度铰链机构为研究对象。首先,通过对国内外现用铰链的调研,并结合课题本身的需求,采用以弹簧预紧铰链为设计思想、涡卷弹簧为驱动方式设计一种高刚度的铰链。为了进一步减小回转轴的转动间隙,采用两个预紧的深沟球轴承并列使用,以达到增加铰链动刚度的目的。其次,对设计出的铰链进行Adams动力学仿真,求得铰链在锁定过程中的触发力,并理论验证铰链锁紧方案的可行性;由于铰链本身具有大预紧力,对铰链中的主要受力件:凸轮、作动臂、公铰、母铰和主钩进行ANSYS静力学强度校核。在满足铰链自身强度要求的前提下,应用有限元分析软件ANSYS对铰链进行静刚度和动刚度的分析,并得到铰链静刚度和动刚度的理论值。再次,为了分析铰链在太阳翼上的性能,利用有限元软件ANSYS分析铰链在加载太阳翼板和连接架后整体的模态,并求得太阳翼展开状态下的前7阶模态,通过分析太阳翼不同频率下的模态阵型得到了铰链的各向刚度对太阳翼阵型的影响;为实现铰链轻量化设计要求,对铰链主要受力件进行铰链模态敏度分析,为铰链轻量化的设计提供依据。最后,根据对铰链的动力学和静力学特性分析,对设计的铰链进行样机研制,并对研制的铰链进行试验,主要包括铰链的静刚度和动刚度试验、展开力矩试验和铰链在太阳电池翼上的展开模态试验,通过试验所得的数据验证理论分析的正确性。