一種帶接頭的梁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種帶接頭的梁。
【背景技術(shù)】
[0002]由于傳力的需要，飛機結(jié)構(gòu)中存在一種梁與接頭的組合式結(jié)構(gòu)。因為承受載荷和使用環(huán)境的不同，梁與接頭往往采用不同的材質(zhì)，這樣難以將它們設(shè)計為整體式結(jié)構(gòu)，必須采用連接件將梁與接頭連接起來。接頭承受支反力，且連接部位與接頭上力的作用線往往有一定的距離，支反力在連接部位上會產(chǎn)生一個附加力矩。以往的設(shè)計中往往采用若干組干涉配合的螺栓將桿件與接頭連接。這樣導(dǎo)致接頭支反力產(chǎn)生的剪力與附加力矩產(chǎn)生的剪力在連接螺栓上疊加，傳力路線不清晰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種帶接頭的梁，包括梁、接頭以及連接螺栓，所述梁上在與接頭連接處設(shè)置有三個螺栓孔，三個螺栓孔位于同一直線上，中間的螺栓孔為圓孔，與所述連接螺栓干涉配合，兩側(cè)的螺栓孔為長圓孔，所述長圓孔的短邊與所述連接螺栓干涉配合，所述長圓孔的長邊與所述連接螺栓間隙配合，且長圓孔的長軸與支反力作用線平行，所述接頭在與梁上三個螺栓孔對應(yīng)位置處開有三個與梁上中間的螺栓孔相同的螺栓孔。
[0004]優(yōu)選的是，所述梁的中間的螺栓孔位于所述梁的接口端的中心位置，所述梁上的三個螺栓孔形成的直線平行于所述梁的兩端連線。
[0005]優(yōu)選的是，所述梁的中間的螺栓孔位于所述梁的接口端的中心位置，所述梁上的三個螺栓孔形成的直線垂直于所述梁的兩端連線。
[0006]在上述方案中優(yōu)選的是，所述長圓孔由中間的矩形以及兩側(cè)的半圓組成，所述半圓孔直徑為R，矩形的一邊長度為R，另一邊長度為L，所述L為0.2R?0.8R。
[0007]本發(fā)明采用三組螺栓連接梁與接頭。而接頭(被插入件)上三組螺栓孔均為圓孔，梁(插入件)上中間螺栓孔為圓孔，中間螺栓與桿件上的螺栓孔采用干涉配合，承受接頭支反力在連接區(qū)產(chǎn)生的剪力?’梁(插入件)上兩側(cè)螺栓孔為長圓孔，且長圓孔長軸與支反力作用線平行，兩側(cè)螺栓與長圓孔成為間隙配合，螺栓可在長軸方向上運動，即在長軸方向不承受剪力，因此兩側(cè)螺栓不能承受接頭支反力在連接部位產(chǎn)生的剪力，僅能平衡附加力矩。
[0008]本發(fā)明中兩側(cè)螺栓受力形式更簡單、載荷更小，而中間螺栓承受了支反力在連接部位產(chǎn)生的全部剪力，本發(fā)明是一種傳力路線更清晰的連接結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明帶接頭的梁的一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為圖1所示實施例的梁開螺栓孔示意圖。
[0011 ] 圖3為圖1所示實施例的接頭開螺栓孔示意圖。
[0012]圖4為圖1所示實施例的梁上長圓孔示意圖。
[0013]圖5為圖傳統(tǒng)梁開螺栓孔受力示意圖。
[0014]圖6為傳統(tǒng)梁開螺栓孔間距分析示意圖。
[0015]其中，1為梁，2為接頭，3為連接件，4為梁左側(cè)長圓孔，5為梁右側(cè)長圓孔，6為梁中間圓孔，7為接頭左側(cè)長圓孔，8為接頭右側(cè)長圓孔，9為接頭中間圓孔。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明實施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0017]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0018]針對傳統(tǒng)梁與接頭的連接結(jié)構(gòu)的不足之處，本發(fā)明提出一種新的梁與接頭的連接結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)形式簡單，可實現(xiàn)連接件上力與力矩傳力路線的分解。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明帶接頭的梁，包括梁1、接頭2以及連接螺栓，參考圖2，所述梁1上在與接頭2連接處設(shè)置有三個螺栓孔，三個螺栓孔位于同一直線上，其中間螺栓孔6為圓孔，與螺栓采用干涉配合，這樣可使得中間螺栓可承受平面內(nèi)任意方向的剪力，包括接頭支反力在連接部位引起的剪力；左側(cè)螺栓孔4和右側(cè)螺栓孔5為長圓孔，所述長圓孔的短邊與所述連接螺栓3干涉配合，所述長圓孔的長邊與所述連接螺栓3間隙配合，且長圓孔的長軸與支反力作用線平行，參考圖3，所述接頭2在與梁1上三個螺栓孔對應(yīng)位置處開有三個與梁1上中間的螺栓孔相同的螺栓孔，具體的，包括左側(cè)螺栓孔7、右側(cè)螺栓孔8和中間螺栓孔9，這三個螺栓孔與梁上的螺栓孔4、5、6同軸，通過螺栓連接在一起。
[0020]本實施例中，所述梁1的中間的螺栓孔位于所述梁1的接口端的中心位置，所述梁1上的三個螺栓孔形成的直線垂直于所述梁的兩端連線，參考圖1、圖2或圖3所示。
[0021]作為上述實施例的一個備選實施方式，所述梁1的中間的螺栓孔位于所述梁1的接口端的中心位置，所述梁1上的三個螺栓孔形成的直線平行于所述梁的兩端連線。即與上述實施例中的三個螺栓孔的排列方式形成的直線相垂直。
[0022]本實施例中，參考圖4，所述長圓孔由中間的矩形以及兩側(cè)的半圓組成，所述半圓孔直徑為R，矩形的一邊長度為R，另一邊長度為L，所述L為0.2R?0.8R。
[0023]可以理解的是，長圓孔的長軸與支反力作用線平行，這樣使得螺栓在接頭支反力方向不受約束，可自由運動，因而不能承受接頭支反力在連接部位產(chǎn)生的剪力，而在長圓螺栓孔短軸方向上，兩側(cè)螺栓受到約束，不能自由運動，可用來承受附加力矩在連接部位產(chǎn)生的剪力。
[0024]并且，如圖4所示，距離L為螺栓的可移動范圍，其具體取值根據(jù)載荷大小確定。
[0025]圖5為通常的梁與接頭連接結(jié)構(gòu)的受力分析圖，與其相比，當(dāng)接頭2受到向左的力F時，本發(fā)明梁與接頭連接結(jié)構(gòu)的受力將僅有中間孔受到Q1的作用力，兩端的孔僅受到Q2的作用力，通過對比可以明顯發(fā)現(xiàn)本發(fā)明中兩側(cè)螺栓受力形式更簡單、載荷更小，而中間螺栓承受了支反力在連接部位產(chǎn)生的全部剪力，本發(fā)明是一種傳力路線更清晰的連接結(jié)構(gòu)。
[0026]以飛機后機身平板氣密門縱梁為例:
[0027]運輸機在后氣密端框布置有平板氣密門，主要承受氣密載荷。該平板氣密門的主承力結(jié)構(gòu)即為縱向的梁與接頭組合形式，與本發(fā)明結(jié)構(gòu)類似。氣密載荷通過壁板傳遞到縱梁，最后通過上、下接頭傳遞到機身上，下接頭支反力F超過15噸，兩側(cè)螺栓為了平衡力矩需要承受的力也為15噸。如圖6所示，受空間位置限制，接頭寬度僅110_，螺栓孔直徑為D，如果三組螺栓滿足2D+1邊距，4D間距，則螺栓直徑最大為9mm，不能承受15噸載荷。
[0028]采用本發(fā)明的方法，將兩側(cè)螺栓孔設(shè)計為長圓孔，這樣，中間螺栓承擔(dān)全部力F，兩側(cè)螺栓僅平衡力矩M，傳力路線更清晰，并且中間螺栓受力方向為水平方向，兩側(cè)螺栓受力方向為垂直方向，因此，兩側(cè)螺栓不需要在水平方向滿足2D+1邊距，而是在垂直方向滿足2D+1邊距；這樣三組螺栓直徑均可設(shè)計為12mm，選用高強度螺栓即可滿足強度要求，并且避免了螺栓牌號、直徑不同帶來的強度風(fēng)險。
[0029]最后需要指出的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種帶接頭的梁，包括梁⑴、接頭⑵以及連接螺栓，其特征在于:所述梁⑴上在與接頭(2)連接處設(shè)置有三個螺栓孔，三個螺栓孔位于同一直線上，中間的螺栓孔為圓孔，與所述連接螺栓干涉配合，兩側(cè)的螺栓孔為長圓孔，所述長圓孔的短邊與所述連接螺栓干涉配合，所述長圓孔的長邊與所述連接螺栓間隙配合，且長圓孔的長軸與支反力作用線平行，所述接頭(2)在與梁(1)上三個螺栓孔對應(yīng)位置處開有三個與梁(1)上中間的螺栓孔相同的螺栓孔。2.如權(quán)利要求1所述的帶接頭的梁，其特征在于:所述梁(1)的中間的螺栓孔位于所述梁(1)的接口端的中心位置，所述梁(1)上的三個螺栓孔形成的直線平行于所述梁的兩端連線。3.如權(quán)利要求1所述的帶接頭的梁，其特征在于:所述梁(1)的中間的螺栓孔位于所述梁(1)的接口端的中心位置，所述梁(1)上的三個螺栓孔形成的直線垂直于所述梁的兩端連線。4.如權(quán)利要求1所述的帶接頭的梁，其特征在于:所述長圓孔由中間的矩形以及兩側(cè)的半圓組成，所述半圓孔直徑為R，矩形的一邊長度為R，另一邊長度為L，所述L為0.2R?.0.8R
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶接頭的梁，屬于飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域。所示結(jié)構(gòu)包括梁(1)、接頭(2)以及連接螺栓，所述梁(1)上在與接頭(2)連接處設(shè)置有三個螺栓孔，三個螺栓孔位于同一直線上，中間的螺栓孔為圓孔，與所述連接螺栓干涉配合，兩側(cè)的螺栓孔為長圓孔，所述長圓孔的短邊與所述連接螺栓干涉配合，所述長圓孔的長邊與所述連接螺栓間隙配合，且長圓孔的長軸與支反力作用線平行，所述接頭(2)在與梁(1)上三個螺栓孔對應(yīng)位置處開有三個與梁(1)上中間的螺栓孔相同的螺栓孔。本發(fā)明中兩側(cè)螺栓受力形式更簡單、載荷更小，而中間螺栓承受了支反力在連接部位產(chǎn)生的全部剪力，是一種傳力路線更清晰的連接結(jié)構(gòu)。
【IPC分類】B64C1/06
【公開號】CN105416562
【申請?zhí)枴緾N201510881574
【發(fā)明人】田晶晶, 高小青, 惠紅軍, 聶榮華
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設(shè)計研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月4日