[發(fā)明專利]八面體桁架單元變幾何桁架主動(dòng)節(jié)點(diǎn)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310153044.3
• 申請(qǐng)日: 2013-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103244815A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳務(wù)軍;張大旭;胡士強(qiáng);頓向明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F16S1/10
• 分類號(hào): F16S1/10
• 代理公司: 上海旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 張偉鋒;鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域的變幾何桁架節(jié)點(diǎn)，尤其涉及一種八面體桁架單元變幾何桁架主動(dòng)節(jié)點(diǎn)。

背景技術(shù)

八面體桁架單元由12根桿、6個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成空間恰定體系，既無(wú)超靜定也無(wú)內(nèi)部機(jī)構(gòu)，因此，八面體桁架單元是構(gòu)造大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系、空間伸展機(jī)構(gòu)、操控機(jī)構(gòu)的有效基本桁架單元。當(dāng)八面體桁架單元各面邊棱長(zhǎng)相等時(shí)稱為正八面體桁架單元。八面體桁架單元六個(gè)側(cè)棱設(shè)置為主動(dòng)桿，此為著名的Stewart平臺(tái)，主動(dòng)桿可大幅伸縮或具有快速響應(yīng)的微小伸縮，用于跟蹤機(jī)構(gòu)、減振隔振機(jī)構(gòu)。八面體桁架單元頂或底面三棱設(shè)置為主動(dòng)桿，此為變幾何桁架單元（Variable?Geometry?Truss,VGT），變幾何桁架單元串聯(lián)可構(gòu)成伸展臂或操控機(jī)構(gòu)，可在中部各層或間隔一層設(shè)置主動(dòng)器成為主動(dòng)桿、側(cè)棱全定長(zhǎng)為被動(dòng)桿、頂和底為定長(zhǎng)桿，以較少主動(dòng)器實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)靈活、運(yùn)動(dòng)空間大、收納率大、結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)重量輕、剛度大等優(yōu)點(diǎn)。

陳務(wù)軍、關(guān)富玲、陳向陽(yáng)等著的“正八面體單元伸展臂研究”（宇航學(xué)報(bào)，1999，20（2）：41-47）研究了正八面體桁架單元機(jī)構(gòu)幾何分析方法與特征。

陳務(wù)軍、董石麟、付功義等著的“一高剛性同步展開(kāi)空間伸展臂設(shè)計(jì)研究”（2000年中國(guó)博士后學(xué)術(shù)大會(huì)論文集，北京：科學(xué)出版社）研究了三棱桁架構(gòu)成高剛性同步伸展的伸展臂。

陳務(wù)軍、付功義、何艷麗等著的“八面體桁架單元及其派生系所構(gòu)成的空間伸展臂”（上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，35（4）：509-513）研究了正八面體桁架單元特征、八面桁架單元衍生單元及構(gòu)成伸展臂，以及基本結(jié)構(gòu)特性分析。

陳務(wù)軍、張淑杰著的“空間可展結(jié)構(gòu)體系與分析導(dǎo)論”（中國(guó)宇航出版社，2006.3）研究介紹了包含八面體桁架單元的展開(kāi)結(jié)構(gòu)體系與分析理論。

目前國(guó)內(nèi)僅有概念、理論、分析研究，并無(wú)具體節(jié)點(diǎn)技術(shù)研究。

CHEN?Wu-jun、LUO?Yao-zhi、FU?Gong-y等著的“A?study?on?space?masts?based?on?octahedral?truss?family”（International?Journal?of?Space?Structures,2001,16(1)：19-26）研究了八面體桁架單元系的幾何、結(jié)構(gòu)特征。

CHEN?Wu-jun、LUO?Yao-zhi、FU?Gong-yi著的“Design?conception?and?deployment?simualation?for?a?highly?synchronized?extendable/retractable?space?mast”（International?Journal?of?Space?Structures,2001,16(4)：261-269）研究了同步伸展臂結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)、展開(kāi)動(dòng)力學(xué)分析方法。

Stephen?Oliver?Oikawa著的“Design?and?Construction?of?a?four-Bay?Variable-Geometry-Truss?Manipulator”（University?of?Toronto,1995）研制了以串聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)成節(jié)點(diǎn)系的八面體單元變幾何桁架，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析理論研究，研制的節(jié)點(diǎn)大、剛度小、運(yùn)動(dòng)精度低。

Luis?M.Macareno、Josu?Agirrebeitia、Carlos?Angulo等著的“FEM?subsystem?replacement?techniques?for?strength?problems?in?variable?geometry?trusses”（Finite?Elements?in?Analysis?and?Design,2008,44:346-357）研制了八面體桁架單元樣機(jī)、提出了緊湊型組合節(jié)點(diǎn)、進(jìn)行了非線性分析與試驗(yàn)研究，但研制節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)單，摩擦力大、精度低。

這些設(shè)計(jì)與研究表明了八面體桁架單元變幾何桁架主動(dòng)節(jié)點(diǎn)存在節(jié)點(diǎn)大、剛度小、摩擦力大、精度低等缺點(diǎn)，因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種新型八面體桁架單元變幾何桁架主動(dòng)節(jié)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種八面體單元變幾何桁架主動(dòng)節(jié)點(diǎn)，以克服現(xiàn)有八面體單元存在的上述不足。