[实用新型]一种全复合材料异面十字连接接头

说明书

一种全复合材料异面十字连接接头。包括中间接头、扣瓦和四个锁紧环，圆管与中间接头之间、中间接头与各扣瓦之间、所述扣瓦与锁紧环之间均通过粘接剂粘接，具有连接强度高、连接区刚度匹配性好、抗弯抗扭、适合大型桁架结构的复合材料接头，能够改善复合材料框架、桁架结构普通插拔连接所存在的、整体刚性低、易拔出、装配精度低等不足，同时也可显著提高复合材料桁架结构的装配效率。

技术领域

本发明涉及一种复合材料接头的设计方案，具体是一种复合材料杆件异面连接用的全复合材料连接接头。适用和尤其适用于采用复合材料管构件设计的大型框架、复杂空间桁架结构。

背景技术

先进复合材料因其高比强度、高比刚度、良好的抗疲劳性、材料铺层的可设计性等优异特性，在航空航天飞行器的结构中得到日益广泛地应用。在结构设计中，复合材料结构部件的发展方向是力求实现结构的整体性，不用或者少用连接，就可以明显减轻结构的质量和提高结构的效率。但是，由于当前技术水平、制作空间、设计需求等的限制，必须安排一定数量接口，同时，又由于复合材料本身不适合机械加工，很难加工实现复杂结构所要求的接头，因此，在复合材料结构设计中，接头设计是必不可少的关键环节。尤其是在大型框架、桁架结构中，由于制品体积巨大，产品必须分段、分体制作，在进行装配，接头设计和制作是其非常关键的环节。授权公告号为CN103407171A的发明专利公开的《一种缝纫增强的纤维增强树脂基复合材料十字型接头的整体成型方法》提出了一类制备十字型纤维增强树脂基复合材料接头的方法，该发明将复合材料RTM成型工艺方法与缝纫增强方法相结合，能够提高纤维增强树脂基复合材料十字型接头层间强度。从结构方面，该发明的制品结构主要针对板型件的连接，由于连接组件在一个平面内，所以连接组件在接头处是断开的，不是一个整体结构。所以这种接头连接的结构整体刚性较低，抗弯抗扭性能较差。

发明内容

为克服现有技术中存在的整体刚性较低、抗弯抗扭性能较差的不足，本发明提出了一种全复合材料异面十字连接接头。

本发明包括中间接头、扣瓦和四个锁紧环，并使所述的中间接头、扣瓦和锁紧环配合使用。其中所述中间接头呈十字形，是由两个半圆形基板的圆弧面通过连接板连接而成。各所述半圆形基板的内半径与待连接的圆管的外径相同。两个半圆形的扣瓦在该中间接头的中部分别与两个半圆形基板对合，形成两个与待连接的圆管外径相同的圆形管套。四个锁紧环分别套装并粘接在所述圆形管套的外表面，以实现对该全复合材料异面十字连接接头的固定。

所述圆管与中间接头之间、中间接头与各扣瓦之间、所述扣瓦与锁紧环之间均通过粘接剂粘接。

所述中间接头的内型面与待连接的圆管型面一致。中间接头的长度为待连接的圆管直径的3～5倍，壁厚为待连接圆管直径的1/5～1/10。所述中间连接接头两个半圆弧型面相交的中心为实心结构，在第一半圆形基板两侧的外圆周表面有支撑板，并且所述支撑板的上端与所在的第一圆形基板的上表面平齐，下端表面为半圆弧面，与第二圆形基板的外圆弧表面贴合；所述支撑板垂直于第二圆形基板的外表面。

述半圆形的扣瓦的内型面均与所连接的圆管外圆型面一致，并且各所述扣瓦的轴向长度和板厚度与所述的中间接头的轴向长度和板厚度一致。所述的扣瓦的内表面与外表面的表面粗糙度均大于Ra6.3，以保证与圆管和锁紧环的粘接强度。

所述的锁紧环均为圆管，其内径比所述的中间接头和所述的扣瓦的外径大0.5～1mm。所述的锁紧环的内表面的糙度处理大于Ra6.3，以保与圆管的粘接强度。

所述中间接头的第一半圆形基板的内型面和第二半圆形基板的内型面均与所连接圆管外表面的形状一致，包括等径管或变径管。当所连接的圆管为变径管时，由中间接头的基板与扣板组成的圆形管套亦为变径管套；同时，与之配合的各锁紧环亦相应的为等径管或变径管。