八面体桁架单元变几何桁架主动节点制造技术

本发明专利技术公开了一种八面体桁架单元变几何桁架主动节点，为圆柱体半球组合紧凑构型，具有上下中面对称和角平分线对称结构，包括节点轴芯套、轴芯螺杆、球形轴承和保持架、螺丝型主动杆连接套环、第一耳板型主动杆连接套环、第二耳板型主动杆连接套环、第一被动杆半球型轴承座、第二被动杆半球型轴承座、滚针轴承内圈、滚针轴承、推力滚针轴承垫、推力滚针轴承与保持架、深沟球轴承、第一半球型螺母和第二半球型螺母，可以连接两个可伸缩变长主动杆、四个定长被动杆，且四个被动杆运动解耦，节点小、运动灵活、强度大、精度高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种八面体桁架单元变几何桁架主动节点，为圆柱体半球组合紧凑构型，具有上下中面对称和角平分线对称结构，包括节点轴芯套、轴芯螺杆、球形轴承和保持架、螺丝型主动杆连接套环、第一耳板型主动杆连接套环、第二耳板型主动杆连接套环、第一被动杆半球型轴承座、第二被动杆半球型轴承座、滚针轴承内圈、滚针轴承、推力滚针轴承垫、推力滚针轴承与保持架、深沟球轴承、第一半球型螺母和第二半球型螺母，可以连接两个可伸缩变长主动杆、四个定长被动杆，且四个被动杆运动解耦，节点小、运动灵活、强度大、精度高。【专利说明】八面体桁架单元变几何桁架主动节点
本专利技术涉及一种变几何桁架主动节点，尤其涉及一种八面体桁架单元变几何桁架主动节点，属于结构机构工程
。
技术介绍
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(Variable Geometry Truss, 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。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、LU0 Yao_zh1、FU Gong-y等著的“A study on space masts based onoctahedral truss famiIy(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-zh1、FU Gong-yi 著的 “Design conception anddeployment simualation for a highly synchronized extendable/retractable spacemast”(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-BayVariable-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桁架单元变几何桁架，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 geometrytrusses”(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。但这些研究都表明八面体桁架单元变几何桁架主动节点存在节点大、刚度小、摩擦力大、精度低等缺点。申请号为201310153044.3的中国专利“八面体桁架单元变几何桁架主动节点”公开了一种八面体祐1架单元变几何析架主动节点，但该节点与上下被动杆连接的零件运动率禹合，导致各层被动杆运动出现不平顺和奇异点，零件形式多。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种节点小、运动灵活、强度大、精度高的八面体桁架单元变几何桁架主动节点为实现上述目的，本专利技术提供了一种八面体桁架单元变几何桁架主动节点，包括节点轴芯套、轴芯螺杆、球形轴承和保持架、螺丝型主动杆连接套环、第一耳板型主动杆连接套环、第二耳板型主动杆连接套环、第一被动杆半球型轴承座、第二被动杆半球型轴承座、滚针轴承内圈、滚针轴承、推力滚针轴承垫、推力滚针轴承与保持架、深沟球轴承、第一半球型螺母和第二半球型螺母；其中，所述节点轴芯套的两端内嵌深沟球轴承；五个所述滚针轴承内圈依次过盈装配于所述节点轴芯套上，每个所述滚针轴承内圈外套所述滚针轴承；五个所述滚针轴承分别连接所述第一被动杆半球型轴承座、所述第一耳板型主动杆连接套环、所述螺丝型主动杆连接套环、所述第二耳板型主动杆连接套环和所述第二被动杆半球型轴承座；所述第一耳板型主动杆连接套环和所述第一被动杆半球型轴承座之间以及所述第二耳板型主动杆连接套环和所述第二被动杆半球型轴承座之间均设置有所述球形轴承和保持架；所述第一耳板型主动杆连接套环和所述第二耳板型主动杆连接套环上均设置有主动杆连接螺丝，用于连接主动杆；所述轴芯螺杆穿过所述节点轴芯套的中心，并穿过所述第一被动杆半球型轴承座和所述第二被动杆半球型轴承座；所述轴芯螺杆的两个顶端分别与所述第一半球型螺母和所述第二半球型螺母攻丝连接，所述第一半球型螺母和所述第一被动杆半球型轴承座之间以及所述第二半球型螺母和所述第二被动杆半球型轴承座之间均通过所述推力滚针轴承垫与所述推力滚针轴承与保持架连接；所述螺丝型主动杆连接套环、所述第一耳板型主动杆连接套环和所述第二耳板型主动杆连接套环可绕所述节点轴芯套和所述轴芯螺杆自由转动，但径向运动被所述深沟球轴承和所述滚针轴承限制；所述第一被动杆半球型轴承座和所述第二被动杆半球型轴承座可绕所述轴芯螺杆自由转动。进一步地，所述第一被动杆半球型轴承座上部为第一半球体，下部为第一圆筒，所述第一半球体设置有两个切削面，在所述两个切削面背侧切有120°球闕，使1/3的所述第一半球体切削减重；所述第一半球体中心具有圆锥孔；所述第一半球体的顶部被切平，该被切平的顶部与所述推力滚针轴承垫连接。进一步地，所述第二被动杆半球型轴承座上部为第二圆筒，下部为第二半球体，所述第二半球体设置有两个切削面，在所述两个切削面背侧切有120°球本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种八面体桁架单元变几何桁架主动节点，其特征在于，包括节点轴芯套(1)、轴芯螺杆(2)、球形轴承和保持架(3)、螺丝型主动杆连接套环(4)、第一耳板型主动杆连接套环(51)、第二耳板型主动杆连接套环(52)、第一被动杆半球型轴承座(61)、第二被动杆半球型轴承座(62)、滚针轴承内圈(8)、滚针轴承(9)、推力滚针轴承垫(10)、推力滚针轴承与保持架(11)、深沟球轴承(12)、第一半球型螺母(171)和第二半球型螺母(172)；其中，所述节点轴芯套(1)的两端内嵌深沟球轴承(12)；五个所述滚针轴承内圈(8)依次过盈装配于所述节点轴芯套(1)上，每个所述滚针轴承内圈(8)外套所述滚针轴承(9)；五个所述滚针轴承(9)分别连接所述第一被动杆半球型轴承座(61)、所述第一耳板型主动杆连接套环(51)、所述螺丝型主动杆连接套环(4)、所述第二耳板型主动杆连接套环(52)和所述第二被动杆半球型轴承座(62)；所述第一耳板型主动杆连接套环(51)和所述第一被动杆半球型轴承座(61)之间以及所述第二耳板型主动杆连接套环(52)和所述第二被动杆半球型轴承座(62)之间均设置有所述球形轴承和保持架(3)；所述第一耳板型主动杆连接套环(51)和所述第二耳板型主动杆连接套环(52)上均设置有主动杆连接螺丝(13)，用于连接主动杆；所述轴芯螺杆(2)穿过所述节点轴芯套(1)的中心，并穿过所述第一被动杆半球型轴承座(61)和所述第二被动杆半球型轴承座(62)；所述轴芯螺杆(2)的两个顶端分别与所述第一半球型螺母(171)和所述第二半球型螺母(172)攻丝连接，所述第一半球型螺母(171)和所述第一被动杆半球型轴承座(61)之间以及所述第二半球型螺母(172)和所述第二被动杆半球型轴承座(62)之间均通过所述推力滚针轴承垫(10)与所述推力滚针轴承与保持架(11)连接；所述螺丝型主动杆连接套环(4)、所述第一耳板型主动杆连接套环(51)和所述第二耳板型主动杆连接套环(52)可绕所述节点轴芯套(1)和所述轴芯螺杆(2)自由转动，但径向运动被所述深沟球轴承(12)和所述滚针轴承(9)限制；所述第一被动杆半球型轴承座(61)和所述第二被动杆半球型轴承座(62)可绕所述轴芯螺杆(2)自由转动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈务军，张大旭，胡士强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31