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一种纤维复合材料杆接头

阅读:924发布:2023-05-26

专利汇可以提供一种纤维复合材料杆接头专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 碳 纤维 复合材料 杆接头,包括底座、传 力 瓦片,所述底座包括 法兰 ,设置在所述法兰上的中心筒,以及对称设置在所述中心筒外壁的至少两个径向分隔板,所述复合材料杆上设有与所述分隔板间隙配合的切槽,所述切槽穿过所述分隔板,使得复合材料杆的内壁与中心筒的外壁间隙配合,所述传力瓦片设置在两个分隔板之间,用于 挤压 、固定所述复合材料杆,且所述传力瓦片的个数与分隔板的个数相同。本发明的复合材料杆与底座通过分离的传力瓦片粘接成一体,粘接过程中胶层对装配 应力 具有适应性, 固化 后复合材料杆与底座的装配应力小,整体结构 稳定性 高。,下面是一种纤维复合材料杆接头专利的具体信息内容。

1.一种纤维复合材料杆接头,其特征在于,包括底座、传瓦片,所述底座包括法兰,设置在所述法兰上的中心筒,以及对称设置在所述中心筒外壁的至少两个径向分隔板,所述复合材料杆上设有与所述分隔板间隙配合的切槽,所述切槽穿过所述分隔板,使得复合材料杆的内壁与中心筒的外壁间隙配合,
所述传力瓦片设置在两个分隔板之间,用于挤压、固定所述复合材料杆,且所述传力瓦片的个数与所述分隔板的个数相同。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述传力瓦片包括依次连接的第一平面段、圆弧段和第二平面段,所述第一平面段和第二平面段分别与相邻的两个分隔板连接,所述圆弧段的内壁与所述复合材料杆的外壁间隙配合。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述法兰上设置限位台,用于限制复合材料杆与底座之间沿轴线的相对位置
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述中心筒的外壁上对称设置若干个径向定位凸面。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述分隔板的个数为三个。
6.根据权利要求3所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述法兰与环形限位台之间设置加强筋进行加固连接。
7.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述传力瓦片的第一平面段、第二平面段与分隔板之间通过胶粘接,
所述传力瓦片的圆弧段内凹面与所述复合材料杆的外壁之间通过胶粘接。
8.根据权利要求7所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述传力瓦片的第一平面段、所述分隔板与相邻传力瓦片的第二平面段之间通过防脱销钉连接并定位。
9.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述传力瓦片为薄壁结构。
10.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料杆接头,其特征在于,所述传力瓦片采用与复合材料杆线胀系数匹配的低线胀材料。

说明书全文

一种纤维复合材料杆接头

技术领域

[0001] 本发明涉及航天结构领域,更具体的,涉及一种碳纤维复合材料杆接头。

背景技术

[0002] 碳纤维复合材料杆件大量应用于航天结构领域,特别是低线胀碳纤维复合材料杆件,多应用于对在轨热变形指标要求较高的有效载荷支撑结构上。杆件通过两端杆接头与其他件连接装配。受碳纤维复合材料铺层缠绕及脱模工艺限制,复材杆两端不能直接制成与杆一体的接头,只能杆件与接头分别制作后装配成一体。传统复合材料杆接头为套筒形式,这类接头由法兰和粘接套筒区两部分构成,其中粘接套筒区为与杆外径或内径配合的圆柱面,通过胶层与复合材料杆两端粘接。这类接头的优点是抗弯刚度高,缺点是由于杆的粘接区和接头粘接套筒区都是完整一体结构,粘接过程无法对胶层施加压,粘接区胶层固化后容易出现缺胶粘接缺陷,影响接头与杆的连接强度。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种碳纤维复合材料杆接头,以解决现有技术中由于复合材料杆的粘接区和接头粘接套筒区是一体结构,粘接过程无法对胶层施加压力,粘接区胶层固化后出现缺胶粘接缺陷,影响接头与复合材料杆连接强度的技术问题。
[0004] 为了解决上述技术问题,本申请提供一种碳纤维复合材料杆接头,包括底座、传力瓦片,所述底座包括法兰,设置在所述法兰上的中心筒,以及对称设置在所述中心筒外壁的至少两个径向分隔板,
[0005] 所述复合材料杆上设有与所述分隔板间隙配合的切槽,所述切槽穿过所述分隔板,使得复合材料杆的内壁与中心筒的外壁间隙配合,
[0006] 所述传力瓦片设置在两个分隔板之间,用于挤压、固定所述复合材料杆,且所述传力瓦片的个数与所述分隔板的个数相同。
[0007] 优选地,所述传力瓦片包括依次连接的第一平面段、圆弧段和第二平面段,所述第一平面段和第二平面段分别与相邻的两个分隔板连接,所述圆弧段的内壁与所述复合材料杆的外壁间隙配合。
[0008] 优选地,所述法兰上设置限位台,用于限制复合材料杆与底座之间沿轴线的相对位置
[0009] 优选地,所述中心筒的外壁上对称设置若干个径向定位凸面。
[0010] 优选地,所述分隔板的个数为三个。
[0011] 优选地,所述法兰与环形限位台之间设置加强筋进行加固连接。
[0012] 优选地,所述传力瓦片的第一平面段、第二平面段与分隔板之间通过胶粘接,[0013] 所述传力瓦片的圆弧段内凹面与所述复合材料杆的外壁之间通过胶粘接。
[0014] 优选地,所述传力瓦片的第一平面段、所述分隔板与相邻传力瓦片的第二平面段之间通过防脱销钉连接并定位。
[0015] 优选地,所述传力瓦片为薄壁结构。
[0016] 优选地,所述传力瓦片采用与复合材料杆线胀系数匹配的低线胀材料。
[0017] 本发明的有益效果:
[0018] 1)本发明中复合材料杆与底座通过分离的传力瓦片粘接成一体,粘接过程中胶层对装配应力具有适应性,固化后复合材料杆与底座的装配应力小,整体结构稳定性高。
[0019] 2)本发明中复合材料杆与底座通过三处对称分布的粘接区连接,当接头承受任意方向弯矩时,三处粘接区可共同承担应力,提高了接头抗弯能力。
[0020] 3)本发明中复合材料杆与底座通过位于两者外侧的传力瓦片过渡粘接到一起,粘接过程中方便对胶层施加压力,通过压力挤压促使粘接区胶层均匀一致,调高了粘接质量,有效降低出现粘接缺陷的概率。附图说明
[0021] 图1是本发明实施例提供的碳纤维复合材料杆接头的结构示意图;
[0022] 图2是本发明实施例提供的碳纤维复合材料杆接头的拆解结构示意图;
[0023] 图3是本发明实施例提供的碳纤维复合材料杆结构示意图;
[0024] 图4是本发明实施例提供的传力瓦片结构示意图;
[0025] 图5是本发明实施例提供的底座结构示意图;
[0026] 图6是本发明实施例提供的碳纤维复合材料杆接头的正视图;
[0027] 图7是图6的A-A截面剖视图。
[0028] 附图标记:
[0029] 1、复合材料杆;2、传力瓦片;3、防脱销钉;4、底座;
[0030] 1-1、杆段;1-2、杆粘接区;1-3、切槽;1-4、定位内壁;
[0031] 2-1、第一平面段;2-2、圆弧段;2-3、第二平面段;
[0032] 4-1、法兰;4-2、加强筋;4-3、分隔板;4-4、中心筒;
[0033] 4-5、径向定位面;4-6、杆限位台。

具体实施方式

[0034] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0035] 为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备,下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述;但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而,亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
[0036] 实施例1:
[0037] 参考图1-7,一种碳纤维复合材料杆1接头,包括底座4、传力瓦片2,底座4包括法兰4-1,设置在法兰4-1上的中心筒4-4,以及对称设置在中心筒4-4外壁的三个径向分隔板4-
3,
[0038] 复合材料杆1上设有三处与分隔板4-3间隙配合的切槽1-3,三处切槽1-3以复合材料杆1的轴线为中心120°对称分布,复合材料杆1被切槽1-3切割的杆段1-1剩余部分外表面为杆粘接区1-2。复合材料杆1的切槽1-3穿过分隔板4-3,使得复合材料杆1的定位内壁1-4与中心筒4-4的外壁间隙配合。
[0039] 传力瓦片2为薄壁结构,采用与碳纤维复合材料杆1线胀系数匹配的低线胀材料制备,如低线胀殷、低线胀碳纤维复合材料等,传力瓦片2设置在两个分隔板4-3之间,用于挤压、固定复合材料杆1,且传力瓦片2的个数与分隔板4-3的个数相同,均为三个。
[0040] 传力瓦片2包括依次连接的第一平面段2-1、圆弧段2-2和第二平面段2-3,第一平面段2-1和第二平面段2-3互成120°夹,第一平面段2-1和第二平面段2-3分别与相邻的两个分隔板4-3连接,圆弧段2-2的内凹面与复合材料杆1的外壁间隙配合,圆弧段2-2的内凹面及第一平面段2-1和第二平面段2-3的内表面为粘接区。
[0041] 法兰4-1上设置限位台4-6,用于限制复合材料杆1与底座4之间沿轴线的相对位置。中心筒4-4的外壁对称设置若干个径向定位凸面4-5。法兰4-1与环形限位台4-6之间设置加强筋4-2进行加固连接,加强筋4-2位于相邻的两个分隔板4-3中间。
[0042] 本申请的碳纤维复合材料杆接头在装配时,复合材料杆1通过定位内壁与底座4的径向定位凸面4-5小间隙配合,三个分隔板4-3分别插入三处切槽1-3内,且分隔板4-3与切槽1-3互不接触间隙配合,各传力瓦片2的第一平面段2-1和第二平面段2-3分别于两侧的分隔板4-3通过航天专用胶粘接,圆弧段2-2与杆粘接区1-2通过航天专用胶粘接,粘接时固定底座4,通过外加压力同时挤压三个传力瓦片2的非粘胶外表面,使传力瓦片2挤压胶层并贴近分隔板4-3及杆粘接区1-2,通过外部工装保持挤压状态直至胶层固化。限位台4-6在固化过程中限制复合材料杆1与底座4沿杆轴线的相对位置。胶层固化后,传力瓦片2的第一平面段2-1、分隔板4-3与相邻传力瓦片2的第二平面段2-3之间通过防脱销钉3连接并定位。底座4在其法兰4-1上设置了螺纹间隙孔和销钉孔,通过螺钉和销钉与外部件连接及定位。
[0043] 本碳纤维复合材料杆接头,由低线胀碳纤维复合材料中空杆、低线胀材料传力瓦片2及低线胀殷钢材料底座4构成,复合材料杆1及底座4通过三个120°均匀分布的传力瓦片2胶接相连,实现复合材料杆1接头处整体的低线胀特性;由于三处传力瓦片2互相独立,接头与杆粘接装配时通过分别挤压传力瓦片2对粘接区域胶层施加压力,且传力瓦片2为薄壁结构,在受到外部压力时可发生微小弹性变形以适应与其配合的底座4立板和杆粘接区1-2外形,可降低这些粘接配合面对加工精度的要求,提高粘接面粘接质量,从而提高接头强度及可靠性。接头及底座4通过120°分布粘接区连接,在承受各向横向力而产生弯矩时,三处粘接区共同分担弯矩,使杆接头处有较高抗弯刚度。
[0044] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0045] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0047] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
[0048] 以上本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
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