[发明专利]一种八面体单元桁架张力蒙皮结构

说明书

技术领域

本发明涉及新材料结构技术领域，尤其涉及一种可应用于航天、建筑、桥梁工程等领域的八面体单元桁架张力蒙皮结构。

 

背景技术

变几何桁架是一种较新的航天结构形式，可用于航天器操控臂或空间吊车臂的承载结构。与传统的机械臂相比，变几何桁架伸展臂具有运动灵活、质量小、刚度大及收纳率高等优点。

正多面体是构成变几何桁架的基本单元，而正八面体是变几何桁架最多采用的单元形式，因为正八面体所构成的空间桁架单元为恰静定体系，无内部机构数，也无超静定数。但实际工程中，八面体的每个杆件既可能受轴向压缩，也可能受轴向拉伸，因此需要节点既能够承受一定压力，也能够承受一定拉力。这一要求使得节点设计难度非常大，节点构造复杂，节点尺寸大，从而增加了桁架的自身重量。

 

发明内容

本发明公开了一种八面体单元桁架张力蒙皮结构，解决了八面体单元变几何桁架节点构造复杂，节点尺寸大的问题，进而减小了桁架的自身重量。

本发明提供了一种八面体单元桁架张力蒙皮结构，其特征在于，所述八面体单元桁架张力蒙皮结构包括：

八面体单元变几何桁架，包括若干桁架杆，各桁架杆连接处设置有球节点，所述若干桁架杆与所述球节点之间接触形成八面体单元变几何桁架；

超弹性薄膜蒙皮，包裹所述八面体单元变几何桁架，所述球节点支撑所述超弹性薄膜蒙皮，所述超弹性薄膜蒙皮处于张紧状态，在所述超弹性薄膜蒙皮的张力作用下，所述各桁架杆与所述球节点之间接触使得所述八面体单元变几何桁架组成一整体。

一些实施例中，所述八面体单元变几何桁架包括一个或多个正八面体基本单元，且所述相邻的正八面体基本单元之间共用一面。

一些实施例中，所述正八面体基本单元包括十二根桁架杆与六个球节点，每三根所述桁架杆形成所述正八面体基本单元的一个面；所述各桁架杆之间通过所述球节点相连，且每三根所述桁架杆共用一所述球节点。

一些实施例中，所述十二根桁架杆全部为可伸缩杆或部分为可伸缩杆。

一些实施例中，所述桁架杆的两端呈半球形凸面。

一些实施例中，所述球节点上设置有六个与所述桁架杆两端的半球形凸面相匹配的半球形凹面，所述半球形凸面设置于所述球节点的半球形凹面内，在所述超弹性薄膜蒙皮张力的作用下所述桁架杆与所述球节点之间完全接触，从而构成所述八面体单元桁架张力蒙皮结构整体。

一些实施例中，所述半球形凹面的球心、顶点和所述球节点的球心在同一条直线上，且所述半球形凹面的球心、顶点和所述球节点的球心的连线与所述桁架杆的轴线同轴。

一些实施例中，所述球节点支撑的超弹性薄膜蒙皮呈双曲抛物面形状。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1）本发明提供的八面体单元变几何桁架球节点始终受压，使得节点设计容易，节点构造简单，球节点与杆连接方便，传力路径明确；

2）所述球节点的尺寸小，自身重量轻，材料用量小；

3）所述超弹性薄膜蒙皮将八面体单元变几何桁架包裹在内，减小环境对八面体单元变几何桁架的不利影响。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明提供的八面体单元桁架张力蒙皮结构示意图；

图2为八面体单元变几何桁架结构示意图；

图3为超弹性薄膜蒙皮结构示意图；

图4为桁架杆结构示意图；

图5为球节点结构示意图；

图6为桁架杆与球节点组装件分离图；

图7为八面体单元桁架张力蒙皮结构节点局部示意图。

符号说明：

1-八面体单元变几何桁架

2-桁架杆

21-半球形凸面

3-球节点

31-半球形凹面

4-超弹性薄膜蒙皮

5-支撑超弹性薄膜蒙皮的节点

6-相邻正八面体基本单元共用的三根桁架杆

7-超弹性薄膜蒙皮双曲抛物面

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。