[发明专利]一种八面体桁架单元变几何桁架主动杆

说明书

技术领域

本发明涉及一种变几何桁架主动杆，尤其涉及一种八面体桁架单元变几何桁架主动杆，属于结构机构工程技术领域。

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作动器为主动杆，此为著名的Stewart平台，主动杆可低速大幅伸缩或快速微小伸缩，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作动器为主动杆，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作动器成为主动杆、侧棱全定长为被动杆、顶和底为定长杆，以较少作动器实现机构灵活、运动空间大、收纳率大，结构机构重量轻、刚度大。

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；

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 conceptionand deployment simualation for a highly synchronized extendable/retractable space mast”(International Journal of Space Structures,2001,16(4)：261-269)研究了同步伸展臂结构机构、节点实现、展开动力学分析方法等；

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；

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“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。

这些研究均表明八面体桁架单元变几何桁架主动杆存在伸缩比小、构造复杂、精度低等缺点。

申请号为201310150753.6的中国专利“八面体桁架单元变几何桁架主动杆，但其电机尺寸大、构造复杂、功率大、推力小、节点大、冲击大。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高伸缩率、轻质、简洁、高刚度、高精度、低功率、推力大、尺寸小的八面体桁架单元变几何桁架主动杆。