[发明专利]八面体桁架单元变几何桁架被动杆

说明书

技术领域

本发明涉及结构机构工程技术领域的变几何桁架被动杆，尤其涉及一种八面体桁架单元变几何桁架被动杆。

背景技术

八面体桁架单元由12根杆、6个节点构成空间恰定体系，既无超静定也无内部机构，因此，八面体桁架单元是构造大型复杂结构体系、空间伸展机构、操控机构的有效基本桁架单元。当八面体桁架单元各面边棱长相等时称为正八面体桁架单元。八面体桁架单元六个侧棱设置为主动杆，此为著名的Stewart平台，主动杆可大幅伸缩或具有快速响应的微小伸缩，用于跟踪机构、减振隔振机构。八面体桁架单元顶或底面三棱设置为主动杆，此为变几何桁架单元（Variable Geometry Truss,VGT），变几何桁架单元串联可构成伸展臂或操控机构，可在中部各层或间隔一层设置主动器成为主动杆、侧棱全定长为被动杆、顶和底为定长杆，以较少主动器实现机构灵活、运动空间大、收纳率大、结构机构重量轻、刚度大等优点。

陈务军、关富玲、陈向阳等著的“正八面体单元伸展臂研究”（宇航学报，1999，20（2）：41-47）研究了正八面体桁架单元机构几何分析方法与特征。

陈务军、董石麟、付功义等著的“一高刚性同步展开空间伸展臂设计研究”（2000年中国博士后学术大会论文集，北京：科学出版社）研究了三棱桁架构成高刚性同步伸展的伸展臂。

陈务军、付功义、何艳丽等著的“八面体桁架单元及其派生系所构成的空间伸展臂”（上海交通大学学报（自然科学版），2001，35（4）：509-513）研究了正八面体桁架单元特征、八面桁架单元衍生单元及构成伸展臂，以及基本结构特性分析。

陈务军、张淑杰著的“空间可展结构体系与分析导论”（中国宇航出版社，2006.3）研究介绍了包含八面体桁架单元的展开结构体系与分析理论。

目前国内仅有概念、理论、分析研究，并无针对八面体变几何桁架机构的具体被动杆技术研究。

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）研究了八面体桁架单元系的几何、结构特征。

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）研究了同步伸展臂结构机构、节点实现、展开动力学分析方法。

Stephen Oliver Oikawa著的“Design and Construction of a four-Bay Variable-Geometry-Truss Manipulator”（University of Toronto,1995）研制了以串联转动副构成节点系的八面体单元变几何桁架，并进行了运动学、运动力学分析理论研究。

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）研制了八面体桁架单元样机、提出了紧凑型组合节点、进行了非线性分析与试验研究。

这些设计与研究表明了八面体桁架单元变几何桁架被动杆存在定长不便于安装和精确定位等缺点，因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型八面体桁架单元变几何桁架被动杆。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种八面体单元变几何桁架被动杆，以克服现有八面体单元存在的上述不足。