[發明專利]一種八面體桁架單元變幾何桁架主動桿

有效

• 申請號: 201410223230.4
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104019094A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 陳務軍;張大旭;胡士強
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F16B7/10
• 分類號: F16B7/10
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及一種變幾何桁架主動桿，尤其涉及一種八面體桁架單元變幾何桁架主動桿，屬于結構機構工程技術領域。

背景技術

八面體桁架單元由12根桿、6個節點構成空間恰定體系，既無超靜定也無內部機構，因此，八面體桁架單元是構造大型復雜結構體系、空間伸展機構、操控機構的有效基本桁架單元。當八面體桁架單元各面邊棱長相等時稱為正八面體桁架單元。八面體桁架單元六個側棱設置作動器為主動桿，此為著名的Stewart平臺，主動桿可低速大幅伸縮或快速微小伸縮，用于跟蹤機構、減振隔振機構。八面體桁架單元頂或底面三棱設置作動器為主動桿，此為變幾何桁架單元(Variable?Geometry?Truss,VGT)。變幾何桁架單元串聯可構成伸展臂或操控機構，可在中部各層或間隔一層設置作動器成為主動桿、側棱全定長為被動桿、頂和底為定長桿，以較少作動器實現機構靈活、運動空間大、收納率大，結構機構重量輕、剛度大。

陳務軍、關富玲、陳向陽等著的“正八面體單元伸展臂研究”(宇航學報，1999，20(2)：41-47)研究了正八面體桁架單元機構幾何分析方法與特征；

陳務軍、董石麟、付功義等著的“一高剛性同步展開空間伸展臂設計研究”(2000年中國博士后學術大會論文集，北京：科學出版社)研究了三棱桁架構成高剛性同步伸展的伸展臂；

陳務軍、付功義、何艷麗等著的“八面體桁架單元及其派生系所構成的空間伸展臂”(上海交通大學學報(自然科學版)，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成伸展臂，以及基本結構特性分析；

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、結構特征；

CHEN?Wu-jun、LUO?Yao-zhi、FU?Gong-yi著的“Design?conceptionand?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構機構、節點實現、展開動力學分析方法等；

陳務軍、張淑杰著的“空間可展結構體系與分析導論”(中國宇航出版社，2006.3)研究介紹了包含八面體桁架單元的展開結構體系與分析理論；

Stephen?Oliver?Oikawa著的“Design?and?Construction?of?a?four-Bay?Variable-Geometry-Truss?Manipulator”(University?of?Toronto,1995)研制了以串聯轉動副構成節點系的八面體單元變幾何桁架，并進行了運動學、運動力學分析理論研究；

Luis?M.Macareno、Josu?Agirrebeitia、Carlos?Angulo等著的“FEMsubsystem?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、提出了緊湊型組合節點、進行了非線性分析與試驗研究。

這些研究均表明八面體桁架單元變幾何桁架主動桿存在伸縮比小、構造復雜、精度低等缺點。

申請號為201310150753.6的中國專利“八面體桁架單元變幾何桁架主動桿，但其電機尺寸大、構造復雜、功率大、推力小、節點大、沖擊大。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種具有高伸縮率、輕質、簡潔、高剛度、高精度、低功率、推力大、尺寸小的八面體桁架單元變幾何桁架主動桿。