专利名称：：八面体桁架单元变几何桁架被动杆的制作方法
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，此为变几何祐1架单元(VariableGeometryTruss,VGT),变几何祐1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。CHENWu_jun、LU0Yao_zh1、FUGong-y等著的“Astudyonspacemastsbasedonoctahedraltrussfamily，，(InternationalJournalofSpaceStructures,2001,16(1):19-26)研究了八面体桁架单元系Yao-zh1、FUGong-yi著的“Designconceptionanddeploymentsimualationforahighlysynchronizedextendable/retractablespacemast”(InternationalJournalofSpaceStructures,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。StephenOliverOikawa著的“DesignandConstructionofafour-BayVariable-Geometry-TrussManipulator”(UniversityofToronto,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。LuisM.Macareno>JosuAgirrebeitia>CarlosAngulo等著的“FEMsubsystemreplacementtechniquesforstrengthproblemsinvariablegeometrytrusses，，(FiniteElementsinAnalysisandDesign,2008，44:346-357)研制了八面体祐1架单兀样机、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。为实现这样的目的，本发明的八面体单元变几何桁架被动杆包括球轴承1、连接螺丝2、可调螺母套筒3、连接螺丝4、加劲套环5、复合材料管6;其中，连接螺丝2—端过盈装入球轴承I中心轴孔，连接螺丝2另一端的细牙螺丝连接可调螺母套筒3，可调螺母套筒3另一端与连接螺丝4连接，复合材料管6两端均套入连接螺丝4和外套加劲套环5，复合材料管6与连接螺丝4的套管、加劲套环5采用胶黏剂粘结，被动杆全部部件关于复合材料管6对称。进一步地，可调螺母套筒3内螺纹对称，一端右旋正丝，一端左旋反丝，用于调整八面体单元变几何桁架被动杆的长度。进一步地，连接螺丝2两端为反向的细牙螺纹，便于装配和精确调整。进一步地，连接螺丝4两端为反向的细牙螺纹，便于装配和精确调整。进一步地，复合材料管为轻质薄壁复合材料管。进一步地，复合材料管材料采用碳纤维增强树脂。进一步地，连接螺丝2、连接螺丝4和可调螺母套筒3材料采用高强合金钢或钛合金,球轴承I材料采用轴承钢。本发明提供了一种新型八面体桁架单元变几何桁架被动杆，其充分利用球轴承、可调螺母套筒、轻质薄壁复合材料管特点，实现新型被动杆高强度、轻质、高刚度、易装配、高精度，可应用于航天空间可展结构机构、操控机构、跟踪机构，以及工业控制机构，是一种机构联杆技术的创新。图1为本发明的较佳实施例中的八面体单元变几何桁架被动杆分解平面图。图2为本发明的较佳实施例中的八面体单元变几何桁架被动杆分解三维图。图3为本发明的较佳实施例中的八面体单元变几何桁架被动杆装配平面图。图4为本发明的较佳实施例中的八面体单元变几何桁架被动杆装配三维图。在附图中，1为球轴承，2为连接螺丝，3为可调螺母套筒，4为连接螺丝，5为加劲套环，6为复合材料管。具体实施方式以下结合附图对本发明较佳实施例的技术方案作进一步描述。图1为本发明的较佳实施例中的八面体单元变几何桁架被动杆分解平面图，图2为本发明的较佳实施例中的八面体单元变几何桁架被动杆分解三维图。如图1和图2所示，八面体单元变几何桁架被动杆包括球轴承1、连接螺丝2、可调螺母套筒3、连接螺丝4、加劲套环5、复合材料管6。其中，球轴承I呈鼓形，有中心轴孔，连接螺丝2中间有凸台，一端连接圆柱有细牙螺纹，另一端连接圆柱前端截面较小，可调螺母套筒3内螺纹对称，一端右旋，一端左旋，连接螺丝4中有凸台，一端连接圆柱有细牙螺丝，另一端较大，为套管，连接螺丝2和连接螺丝4为细牙螺纹、反向。图3为本发明的较佳实施例中的八面体单元变几何桁架被动杆装配平面图，图4为本发明的较佳实施例中的八面体单元变几何桁架被动杆装配三维图。如图3和图4所示，八面体单元变几何桁架被动杆包括球轴承1、连接螺丝2、可调螺母套筒3、连接螺丝4、加劲套环5、复合材料管6;其中，球轴承I呈鼓形，有中心轴孔，连接螺丝2中间有凸台，一端连接圆柱有细牙螺纹，另一端连接圆柱前端截面较小，连接螺丝2的较小截面端过盈装入球轴承I的中心轴孔，连接螺丝2另一端的细牙螺丝连接可调螺母套筒3，可调螺母套筒3内螺纹对称，一端右旋，一端左旋，可调螺母套筒3另一端与连接螺丝4反向连接，连接螺丝4中有凸台，一端连接圆柱有细牙螺丝，与可调螺母套筒3连接，另一端较大，为套管，复合材料管6两端均套入连接螺丝4和外套加劲套环5。复合材料管6与连接螺丝4的套管、加劲套环5采用胶黏剂粘结，高温成形。被动杆全部部件关于复合材料管6两端对称，连接螺丝2和连接螺丝4为细牙螺纹、反向，便于装配和精确调整。本发明的零件尺寸、杆长、材料选择、工艺设计可针对具体应用确定，螺丝和可调螺母套筒3材料可采用高强合金钢、钛合金等，球轴承I为轴承钢，复合材料管6可采用碳纤维增强树脂，球轴承I配合精度为H5H8，零件表面为1.63.2级。针对空间应用节点零件表面可按需要进行防热处理和耐高低温处理等。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
技术领域：
中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。权利要求1.一种八面体单元变几何桁架主动杆，其特征在于，包括球轴承(I)、连接螺丝(2)、可调螺母套筒(3)、连接螺丝(4)、加劲套环(5)、复合材料管(6);其中，连接螺丝(2)—端过盈装入球轴承(I)中心轴孔，连接螺丝(2)另一端的细牙螺丝连接可调螺母套筒(3)，可调螺母套筒(3)另一端与连接螺丝(4)连接，复合材料管(6)两端均套入连接螺丝(4)和外套加劲套环(5)，复合材料管(6)与连接螺丝(4)的套管、加劲套环(5)采用胶黏剂粘结，被动杆全部部件关于复合材料管(6)对称。2.如权利要求1所述的八面体单元变几何桁架主动杆，其特征在于，可调螺母套筒(3)内螺纹对称，一端右旋正丝，一端左旋反丝。3.如权利要求1所述的八面体单元变几何桁架主动杆，其特征在于，连接螺丝(2)两端为反向的细牙螺纹，便于装配和精确调整。4.如权利要求1所述的八面体单元变几何桁架主动杆，其特征在于，连接螺丝(4)两端为反向的细牙螺纹，便于装配和精确调整。5.如权利要求1所述的八面体单元变几何桁架主动杆，其特征在于，复合材料管(6)为轻质薄壁复合材料管。6.如权利要求1所述的八面体单元变几何桁架主动杆，其特征在于，复合材料管(6)材料采用碳纤维增强树脂。7.如权利要求1所述的八面体单元变几何桁架主动杆，其特征在于，连接螺丝(2)、连接螺丝(4)和可调螺母套筒(3)材料采用高强合金钢或钛合金，球轴承(I)材料采用轴承钢。全文摘要本发明提供了一种八面体单元变几何桁架被动杆，杆件主体为复合材料管(6)，两端有球轴承(1)。球轴承(1)呈鼓形，有中心轴孔。连接螺丝(2)中间有凸台，一端连接圆柱有细牙螺纹，另一端连接圆柱前端截面略小，小截面段过盈装入球轴承(1)中心轴孔。可调螺母套筒(3)内螺纹对称，一端右旋正丝，一端左旋反丝。连接螺丝(4)中有凸台，较细一端连接圆柱有细牙螺丝，较大一端为套管。被动杆中间主体为复合材料管(6)，两端套入连接螺丝(4)的套管、外套加劲套环(5)。复合材料管(6)与连接螺丝(4)的套管、加劲套环(5)采用胶黏剂粘结。被动杆两端对称，连接螺丝(2)和连接螺丝(4)为细牙螺纹、反向。文档编号F16B7/18GK103233956SQ201310151390公开日2013年8月7日申请日期2013年4月26日优先权日2013年4月26日发明者陈务军,张大旭,胡士强,顿向明申请人:上海交通大学