八面體桁架單元變幾何桁架一體化主動桿和主節點的制作方法【
技術領域：
】[0001]本發明設及一種變幾何巧架主動桿和主節點，尤其設及一種八面體巧架單元變幾何巧架主動桿和主節點，屬于結構機構工程
技術領域：
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背景技術：
】[0002]八面體巧架單元由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，八面體巧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巧架單元。當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。八面體巧架單元頂或底面=棱設置作動器為主動桿，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，W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、巧U度大。[0003]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)研究了正八面體巧架單元機構幾何分析方法與特征；[0004]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±后學術大會論文集，北京；科學出版社）研究了=棱巧架構成高剛性同步伸展的伸展臂；[0005]陳務軍、付功義、何艷麗等著的"八面體巧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)研究了正八面體巧架單元特征、八面巧架單元衍生單元及構成伸展臂，W及基本結構特性分析；[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、結構特征；[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構機構、節點實現、展開動力學分析方法等；[000引陳務軍、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巧架單元的展開結構體系與分析理論；[0009]StephenOliverOikawa著的"DesignandConstructionofafour-BayVari油le-Geomet巧-TrussManipulator"(UniversityofToronto,1995)研制了W串聯轉動副構成節點系的八面體單元變幾何巧架，并進行了運動學、運動力學分析理論研究；[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、構造復雜、精度低等缺點。[0012]授權專利號為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、構造復雜、功率大、推力小、節點大、沖擊大。[0013]申請號為201410223230.4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點"公開了一種八面體巧架單元變幾何巧架主動節點，但該節點與上下被動桿連接的零件運動禪合，導致各層被動桿運動出現不平順和奇異點，零件形式多。[0015]申請號為201410217693.X的中國專利"八面體巧架單元變幾何巧架主動節點"，但其連接被動桿偏屯、，導致動力模型不準確，且存在一個旋轉冗余度，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。【
發明內容】[0016]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、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點。[0017]為實現上述目的，本發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點，其結構包括主動桿和與所述主動桿相連的主節點；[0018]所述主節點包括主動桿座、主節點框體、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動器、滾珠絲杠螺母、滾珠絲杠、碳纖維增強復合材料管、第一桿端螺母、第二桿端螺母、微行程開關、微行程開關觸頭、微行程開關座、絲杠限位螺帽；[0020]其中，所述主動桿座設置在所述主節點框體中，所述主節點框體包括主動桿連接板、節點承板和節點端板，所述主動桿連接板和所述節點承板設置在所述主動桿座的側面，所述主動桿連接板的兩端分別與所述節點端板連接，同時所述節點承板的兩端分別與所述節點端板連接，從而形成所述主節點框體；所述主動桿座的上下兩端分別通過定位螺絲與所述節點端板連接，所述節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，所述節點端板的中屯、內嵌置有所述第一球軸承；所述U型座的中屯、內連接有所述第=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面連接；[0021]所述滾珠絲杠的一端與所述微驅動器連接，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；所述微行程開關座設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，所述微行程開關與所述微行程開關座連接，所述微行程開關觸頭與所述微驅動器連接，所述微驅動器121與所述當前第1頁1 2 3