CN111959826A - 一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，该结构包括球节点、关节套筒、桁架杆、桁架杆连接件。进行组装时桁架杆连接件横截面与关节套筒横截面保持共面，并沿桁架杆件纵向方向朝关节套筒内部推进，当桁架杆连接件进入关节套筒指定位置后，结构自动锁定连接，重复上述步骤，可以完成整个空间桁架结构的组装。本发明结构简单、操作方便，关节与杆件具有可重复安装与拆卸的特点，适用于空间机器人、机械臂和宇航员舱外手动的在轨组装，满足空间在轨装配的需要。

Description

一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件
技术邻域
本发明涉及一种太空大型桁架结构快速组装连接件，具体涉及一种空间桁架的在轨组装。适用于空间桁架在轨装配，如空间太阳能电池阵列、未来空间站、通信卫星等航天领域在轨组装。
背景技术
随着航天事业的快速发展，受限于运载火箭的运送能力，规模庞大的空间结构无法在地面整体发送进入太空，可展开结构和在轨组装是目前大型空间结构发展的必然趋势。由于可展开结构的展开尺寸受到限制而且一旦展开失败将导致整个飞行器功能失效，因此在轨组装将是空间结构装配的主要形式。
目前国内外在轨组装有三种方式：空间机器人、机械臂和宇航员在舱外自主装配。因此对于结构的连接形式应当采用快速简单的方式，可以减少装配的时间，提高装配效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，通过本发明的连接件，可以大大简化在轨组装的复杂程度，而且该连接件的锁定稳固、连接可靠，可以实现反复拆装利用，非常适用于大型空间桁架的在轨组装。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，包括：球节点、关节套筒、桁架杆件、杆件接头组件，杆件接头组件包括杆件接头凸块，杆件锁舌，杆件接头按钮，压板，压板榫头，榫槽，关节套筒包括套筒凸块，套筒锁芯，套筒凹槽，所述关节套筒嵌在球节点的外周，关节套筒与球节点组成关节，桁架杆件两端各固定设置一个杆件接头组件，用于插入关节套筒内，形成空间桁架结构。
优选的，所述桁架杆件两端各固定设置一个杆件接头组件，杆件接头组件横截面与关节套筒横截面保持共面，并沿桁架杆件纵向方向朝关节套筒内部推进，当杆件锁舌到达套筒锁芯位置后，杆件结构自动锁定连接。
优选的，所述球节点的外部布置关节套筒，形成关节，根据关节套筒在球节点的位置，连接不同方向的杆件，形成空间桁架结构，所述空间桁架截面形式为四边形桁架、三角形桁架或平面桁架体系组成的空间桁架结构中的一种。
优选的，所述球节点和关节套筒共同组成关节，球节点与关节套筒采用固结连接。
优选的，所述所述关节套筒为中空结构，内部结构还包括套筒凸块、套筒锁芯、套筒凹槽，套筒凸块、套筒锁芯与关节套筒在工厂采用预制成形。
优选的，所述的杆件接头组件，包括杆件接头凸块、杆件锁舌、杆件接头按钮、压板、压板榫头、榫槽、杆件接头组件凹口、弹簧，其中压板、杆件锁舌、杆件接头按钮、压板榫头在工厂一次预制成型，杆件接头组件、杆件接头凸块和榫槽在工厂一次预制成型，按钮下方设置弹簧，通过杆件接头按钮按压弹簧可以使杆件锁舌上下移动。
优选的，所述压板通过弹簧可以压入杆件接头组件凹口，压板榫头可以和榫槽进行锁定。
优选的，所述桁架杆件与杆件接头组件通过螺纹进行连接。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果如下：
(1)本发明为一种具有快速组装功能的空间桁架结构，该方法不仅适用于机械臂组装空间桁架而且适用于宇航员舱外进行在轨组装，抓取桁架杆件后，将杆件接头组件沿着关节套筒的径向方向插入，当杆件锁舌与套筒锁芯完成对接后，即可完成桁架杆件与关节的锁定连接，具有操作简单、安装拆卸便捷等优点。
(2)本发明采用的关节连接方式不仅适用于四面体桁架而且适用于三角桁架，该关节刚度较大、精度较高，可以实现百米级的空间桁架结构在轨组装。
附图说明
图1为空间桁架结构完成快速装配示意图；
图2为关节示意图；
图3为关节套筒结构示意图；
图4为桁架杆件结构示意图；
图5为杆件接头组件示意图；
图6为压板示意图；
图7为桁架接头组件内部结构示意图；
在附图中：1为球节点；2为关节套筒；21为套筒凸块；22为套筒锁芯；23为套筒凹槽；3为桁架杆件；31为杆件接头组件；32为杆件接头凸块；33为杆件锁舌；34为杆件接头按钮；35为压板；36为压板榫头；37为榫槽；38为杆件接头组件凹口；39为弹簧；4为关节；
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例尽是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1～7所示，本发明公开了一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，包括关节4和桁架杆件3。
所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，包括：球节点1、关节套筒2、桁架杆件3、杆件接头组件31，杆件接头组件包括杆件接头凸块32，杆件锁舌33，杆件接头按钮34，压板35，压板榫头36，榫槽37，关节套筒2包括套筒凸块21，套筒锁芯22，套筒凹槽23，所述关节套筒2嵌在球节点1的外周，关节套筒2与球节点1组成关节4，桁架杆件3两端各固定设置一个杆件接头组件31，用于插入关节套筒2内，形成空间桁架结构。
所述的球节点1和关节套筒2为固结连接，桁架接头组件31固定在桁架杆件3的一端，杆件接头组件平面与关节套筒2平面保持共面，并且使二者轴线共线，将杆件接头凸块32沿着套筒凸块21内凹槽插入，按压杆件接头按钮34，当套筒锁芯22与杆件锁舌33锁定时完成安装，调整姿态重复上述步骤完成对空间桁架的组装。
所述的桁架杆件3，一端有杆件接头组件31，将压板榫头36压入榫槽37，然后将压板35嵌入杆件接头组件凹口38内，形成一体结构。
所述桁架杆件3两端各连接一个杆件接头组件31，用于插入关节套筒2内。
所述球节点1的外部布置关节套筒2，形成关节，根据关节套筒在球节点的位置，连接不同方向的杆件，形成空间桁架结构，所述空间桁架截面形式为四边形桁架、三角形桁架或平面桁架体系组成的空间桁架结构中的一种。
所述球节点1和关节套筒2共同组成关节4，球节点与关节套筒采用固结连接。
所述关节套筒2为中空结构，内部结构还包括套筒凸块21、套筒锁芯22、套筒凹槽23，套筒凸块、套筒锁芯与关节套筒在工厂采用预制成形。
所述压板35通过弹簧39可以压入杆件接头组件凹口38，压板榫头36可以和榫槽37进行锁定。
所述的杆件接头组件31，包括杆件接头凸块32、杆件锁舌33、杆件接头按钮34、压板35、压板榫头36、榫槽37、杆件接头组件凹口38、弹簧39，其中压板、杆件锁舌、杆件接头按钮、压板榫头在工厂一次预制成型，杆件接头组件、杆件接头凸块和榫槽在工厂一次预制成型，按钮下方设置弹簧39，通过杆件接头按钮按压弹簧可以使杆件锁舌上下移动。
所述的在球节点1的外部布置关节套筒2，可根据关节套筒在球节点位置连接不同方向的杆件，球节点和关节套筒采用固结进行连接。
所述桁架杆件3与杆件接头组件31采用螺纹连接。
尽管已经描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种修改、变化、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，包括：球节点(1)、关节套筒(2)、桁架杆件(3)、杆件接头组件(31)，杆件接头组件包括杆件接头凸块(32)，杆件锁舌(33)，杆件接头按钮(34)，压板(35)，压板榫头(36)，榫槽(37)，关节套筒(2)包括套筒凸块(21)，套筒锁芯(22)，套筒凹槽(23)，其特征在于，所述关节套筒(2)嵌在球节点(1)的外周，关节套筒(2)与球节点(1)组成关节(4)，桁架杆件(3)两端各固定设置一个杆件接头组件(31)，用于插入关节套筒(2)内，形成空间桁架结构。
2.根据权利要求1所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，其特征在于，所述桁架杆件(3)两端各固定设置一个杆件接头组件(31)，杆件接头组件横截面与关节套筒横截面保持共面，并沿桁架杆件纵向方向朝关节套筒内部推进，当杆件锁舌(33)到达套筒锁芯(22)位置后，杆件结构自动锁定连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，其特征在于，所述球节点(1)的外部布置关节套筒(2)，形成关节，根据关节套筒在球节点的位置，连接不同方向的杆件，形成空间桁架结构，所述空间桁架截面形式为四边形桁架、三角形桁架或平面桁架体系组成的空间桁架结构中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，其特征在于，所述球节点(1)和关节套筒(2)共同组成关节(4)，球节点与关节套筒采用固结连接。
5.根据权利要求4所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，其特征在于，所述关节套筒(2)为中空结构，内部结构还包括套筒凸块(21)、套筒锁芯(22)、套筒凹槽(23)，套筒凸块、套筒锁芯与关节套筒在工厂采用预制成形。
6.根据权利要求1所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，其特征在于，所述的杆件接头组件(31)，包括杆件接头凸块(32)、杆件锁舌(33)、杆件接头按钮(34)、压板(35)、压板榫头(36)、榫槽(37)、杆件接头组件凹口(38)、弹簧(39)，其中压板、杆件锁舌、杆件接头按钮、压板榫头在工厂一次预制成型，杆件接头组件、杆件接头凸块和榫槽在工厂一次预制成型，按钮下方设置弹簧(39)，通过杆件接头按钮按压弹簧可以使杆件锁舌上下移动。
7.根据权利要求6所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，其特征在于，所述压板(35)通过弹簧(39)可以压入杆件接头组件凹口(38)，压板榫头(36)可以和榫槽(37)进行锁定。
8.根据权利要求1所述的一种具有快速在轨组装功能的空间桁架结构连接件，其特征在于，所述桁架杆件(3)与杆件接头组件(31)通过螺纹进行连接。
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