八面體桁架單元變幾何桁架一體化主動桿和主節(jié)點的制作方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明設(shè)及一種變幾何巧架主動桿和主節(jié)點，尤其設(shè)及一種八面體巧架單元變幾何巧架主動桿和主節(jié)點，屬于結(jié)構(gòu)機構(gòu)工程
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?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]八面體巧架單元由12根桿、6個節(jié)點構(gòu)成空間恰定體系，既無超靜定也無內(nèi)部機構(gòu)，因此，八面體巧架單元是構(gòu)造大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系、空間伸展機構(gòu)、操控機構(gòu)的有效基本巧架單元。當(dāng)八面體巧架單元各面邊棱長相等時稱為正八面體巧架單元。八面體巧架單元六個側(cè)棱設(shè)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(gòu)、減振隔振機構(gòu)。八面體巧架單元頂或底面=棱設(shè)置作動器為主動桿，此為變幾何巧架單元（Vari油leGeometryTruss,VGT)。變幾何巧架單元串聯(lián)可構(gòu)成伸展臂或操控機構(gòu)，可在中部各層或間隔一層設(shè)置作動器成為主動桿、側(cè)棱全定長為被動桿、頂和底為定長桿，W較少作動器實現(xiàn)機構(gòu)靈活、運動空間大、收納率大，結(jié)構(gòu)機構(gòu)重量輕、巧U度大。[0003]陳務(wù)軍、關(guān)富玲、陳向陽等著的"正八面體單元伸展臂研究"（宇航學(xué)報，1999，20(2);41-47)研究了正八面體巧架單元機構(gòu)幾何分析方法與特征；[0004]陳務(wù)軍、董石麟、付功義等著的"一高剛性同步展開空間伸展臂設(shè)計研究"(2000年中國博±后學(xué)術(shù)大會論文集，北京；科學(xué)出版社）研究了=棱巧架構(gòu)成高剛性同步伸展的伸展臂；[0005]陳務(wù)軍、付功義、何艷麗等著的"八面體巧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（自然科學(xué)版），2001，35(4):509-513)研究了正八面體巧架單元特征、八面巧架單元衍生單元及構(gòu)成伸展臂，W及基本結(jié)構(gòu)特性分析；[0006]C肥NWu-化n、LU0化〇-zhi、即Gong-y等著的"As1:udyonspacemastsbasedonoctahedraltrussfamily''（InternationalJournalofSpaceStructures,2001,16(1)；19-26)研究了八面體巧架單元系的幾何、結(jié)構(gòu)特征；[0007]C皿NWu-jun、LU0Ya〇-zhi、即Gong-yi著的"Designconceptionanddeploymentsimualationforahighlysynchronizedextendable/retractablespacemast"(Inte;rnationalJournalofSpaceStructures,2001,16(4);261_269)研究了同步伸展臂結(jié)構(gòu)機構(gòu)、節(jié)點實現(xiàn)、展開動力學(xué)分析方法等；[000引陳務(wù)軍、張淑杰著的"空間可展結(jié)構(gòu)體系與分析導(dǎo)論"（中國宇航出版社，2006.3)研究介紹了包含八面體巧架單元的展開結(jié)構(gòu)體系與分析理論；[0009]StephenOliverOikawa著的"DesignandConstructionofafour-BayVari油le-Geomet巧-TrussManipulator"(UniversityofToronto,1995)研制了W串聯(lián)轉(zhuǎn)動副構(gòu)成節(jié)點系的八面體單元變幾何巧架，并進行了運動學(xué)、運動力學(xué)分析理論研究；[0010]LuisM.Macareno、JosuAgirrebeitia、CarlosAngulo等著的"FEMsubsystemreplacementtechniquesforstrengthproblemsinvariablegeometrytrusses"(FiniteElementsinAnalysisandDesign,2008,44:346-357)研制了八面體巧架單元樣機、提出了緊湊型組合節(jié)點、進行了非線性分析與試驗研究。[0011]該些研究均表明八面體巧架單元變幾何巧架主動桿存在伸縮比小、構(gòu)造復(fù)雜、精度低等缺點。[0012]授權(quán)專利號為201310150753.6的中國專利"八面體巧架單元變幾何巧架主動桿"，但其電機尺寸大、構(gòu)造復(fù)雜、功率大、推力小、節(jié)點大、沖擊大。[0013]申請?zhí)枮?01410223230.4的中國專利"一種八面體巧架單元變幾何巧架主動桿"，但其與主節(jié)點仍相對獨立連接，整體長度較大，小型化和提高收縮比困難。[0014]授權(quán)專利號為201310153044.3的中國專利"八面體巧架單元變幾何巧架主動節(jié)點"公開了一種八面體巧架單元變幾何巧架主動節(jié)點，但該節(jié)點與上下被動桿連接的零件運動禪合，導(dǎo)致各層被動桿運動出現(xiàn)不平順和奇異點，零件形式多。[0015]申請?zhí)枮?01410217693.X的中國專利"八面體巧架單元變幾何巧架主動節(jié)點"，但其連接被動桿偏屯、，導(dǎo)致動力模型不準(zhǔn)確，且存在一個旋轉(zhuǎn)冗余度，W及與主動桿相對獨立連接使小型化和提高收縮比困難、一體化程度低。【
發(fā)明內(nèi)容】[0016]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有高伸縮率、輕質(zhì)、簡潔、高剛度、高精度、無運動冗余、低功率、尺寸小、一體化集成融合度高的八面體巧架單元變幾何巧架一體化主動桿和主節(jié)點。[0017]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種八面體巧架單元變幾何巧架一體化主動桿和主節(jié)點，其結(jié)構(gòu)包括主動桿和與所述主動桿相連的主節(jié)點；[0018]所述主節(jié)點包括主動桿座、主節(jié)點框體、U型座、十字軸連接件、U型被動桿連接件、平頭擴展螺帽、主動桿端連接螺栓、第一球軸承、第二球軸承、第一滑動墊圈、第二滑動墊圈、第=滑動墊圈、滑動軸承；[0019]所述主動桿包括微驅(qū)動器、滾珠絲杠螺母、滾珠絲杠、碳纖維增強復(fù)合材料管、第一桿端螺母、第二桿端螺母、微行程開關(guān)、微行程開關(guān)觸頭、微行程開關(guān)座、絲杠限位螺帽；[0020]其中，所述主動桿座設(shè)置在所述主節(jié)點框體中，所述主節(jié)點框體包括主動桿連接板、節(jié)點承板和節(jié)點端板，所述主動桿連接板和所述節(jié)點承板設(shè)置在所述主動桿座的側(cè)面，所述主動桿連接板的兩端分別與所述節(jié)點端板連接，同時所述節(jié)點承板的兩端分別與所述節(jié)點端板連接，從而形成所述主節(jié)點框體；所述主動桿座的上下兩端分別通過定位螺絲與所述節(jié)點端板連接，所述節(jié)點端板的上下兩端分別與所述第一滑動墊圈和所述第二滑動墊圈連接，所述節(jié)點端板的中屯、內(nèi)嵌置有所述第一球軸承；所述U型座的中屯、內(nèi)連接有所述第=滑動墊圈，并嵌置有所述第二球軸承；所述U型座連接、所述U型被動桿連接件與所述十字軸連接件連接并構(gòu)成萬向較；所述主動桿端連接螺栓與所述主動桿連接板連接，并穿過所述主動桿連接板連接到所述主動桿，使所述主動桿與所述主動桿座的側(cè)面連接；[0021]所述滾珠絲杠的一端與所述微驅(qū)動器連接，并且所述滾珠絲杠上穿套所述滾珠絲杠螺母，所述滾珠絲杠的另一端與絲杠限位螺帽連接；所述碳纖維增強復(fù)合材料管的一端與所述第一桿端螺母連接，另一端與所述第二桿端螺母連接；所述第二桿端螺母與所述滾珠絲杠螺母連接；所述微行程開關(guān)座設(shè)置在所述第二桿端螺母和所述滾珠絲杠螺母之間，并與所述第二桿端螺母和所述滾珠絲杠螺母連接，所述微行程開關(guān)與所述微行程開關(guān)座連接，所述微行程開關(guān)觸頭與所述微驅(qū)動器連接，所述微驅(qū)動器121與所述當(dāng)前第1頁1 2 3