一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点制造技术

本发明专利技术公开了一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，涉及复合材料结构技术领域，包括：芯轴桁架顶端节点、毂轴端节点、毂盘、承力架、承压球窝和限位盖板；毂轴端节点的端部设置凸台承压面，毂盘和承力架连接凸台承压面，承压球窝连接承力架，芯轴桁架顶端节点和限位盖板连接承压球窝；芯轴桁架顶端节点包括节点主体、螺套嵌件、螺栓球铰；节点主体呈三棱锥结构，底边外伸三脚套管，用于连接CFRP管桁架；螺栓球铰的螺杆端连接螺套嵌件，球体端连接承压球窝，螺套嵌件嵌入节点主体。本发明专利技术可以实现芯轴复合材料结构复杂连接，可承受大轴压，释放弯矩，保证有限转动，传力路径清晰，运动限位明确，质量轻，制作简单，装配连接可靠。

A kind of connection joint of elastic support spherical hinge of large mandrel structure

The invention discloses a large-scale mandrel structure elastic bearing ball joint, which relates to the technical field of composite material structure, including: top node of mandrel truss, hub end node, hub plate, bearing frame, pressure bearing ball socket and limit cover plate; the end of hub end node is provided with a boss bearing surface, the hub plate and bearing frame are connected with the boss bearing surface, the pressure bearing ball socket is connected with the bearing frame, and the mandrel truss The top node of the frame and the limit cover plate are connected with the pressure bearing ball socket; the top node of the mandrel truss includes the node main body, the screw sleeve insert and the bolt ball hinge; the node main body is in a triangular pyramid structure, and the bottom edge is extended with a tripod sleeve to connect the CFRP pipe truss; the screw end of the bolt ball hinge is connected with the screw sleeve insert, and the ball end is connected with the pressure bearing ball socket, and the screw sleeve insert is embedded into the node main body. The invention can realize the complex connection of the mandrel composite structure, bear the large axial pressure, release the bending moment, ensure the limited rotation, clear force transmission path, clear movement limit, light weight, simple production, reliable assembly and connection.

【技术实现步骤摘要】
一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点
本专利技术涉及复合材料结构
，尤其涉及一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点。
技术介绍
复合材料具有质量轻、刚度大、抗振和耐疲劳等优点，而薄壁圆管及其构成的桁架结构更具有可实现大尺度、轻质、高刚等特征，但是，桁架弦杆和腹杆连接节点，以及桁架构件之间的连接，由于几何、力学和工艺限制，一直是复合材料结构工程领域的技术难点。RainerSchütze&HansChristianGoetting著“Carbonfiber-BasedStructuralElementsusedintheTrussStructuresoftheZeppelinNTandFutureApplicationsofActiveStruts”(3rdInternationalAirshipConventionandExhibition,2000，PaperA-25)，介绍了ZeppelinNT飞艇龙骨两个纵向铝合金桁架、两个圆管CFRP三角撑桁梁之间的组合连接。RainerSchütze著“Lightweightcarbonfiberrodsandtrussstructures”(Materials&Design,1997,18(4/6)：231-238)，介绍了一种泡沫夹心管复合材料桁架，并详细介绍了一种复合材料节点设计及成形工艺，但是，成形工艺非常复杂，导致受力不可靠，承载小。中国专利CN201910275705.7，一种大尺度半刚性结构飞艇，公开了一种主要由张拉整体龙骨构成的半刚性飞艇，其龙骨芯轴为连续接触型承压构件，由多段毂轴和芯轴桁架铰接而成，此铰接可释放双向弯矩和承受较小限位扭矩，主要承受较大压力和较小转动，但是，该专利没有给出具体型式和连接。因此，本领域的技术人员致力于开发一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，其具有制作简洁、受力和传力合理、连接简单可靠的优点，以解决现有技术存在的复合材料结构连接构型复杂、制作困难、承载力小的问题。
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现有技术存在复合材料结构连接构型复杂、制作困难、承载力小的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，包括：芯轴桁架顶端节点、毂轴端节点、毂盘、承力架、承压球窝和限位盖板；所述毂轴端节点的端部设置有凸台承压面，所述毂盘设置外圆连接所述凸台承压面，所述承力架设置内圆连接所述凸台承压面，所述承压球窝连接所述承力架，所述芯轴桁架顶端节点连接所述承压球窝，所述限位盖板连接所述承压球窝；所述芯轴桁架顶端节点包括节点主体、螺套嵌件、螺栓球铰；所述节点主体呈三棱锥结构，顶端设置有六棱柱中心体，所述节点主体的三个棱交汇连接至所述六棱柱中心体；所述节点主体的底边呈正三角形，所述底边外伸三脚套管，所述三脚套管用于连接CFRP管桁架的三个弦管；所述螺栓球铰的螺杆端连接所述螺套嵌件，所述螺栓球铰的球体端连接所述承压球窝，所述螺套嵌件嵌入所述六棱柱中心体。进一步地，所述三脚套管的外表设有竖向均匀凹槽，所述三脚套管套入连接所述三个弦管，连接方式为胶结，所述弦管的胶结段局部加厚。进一步地，所述毂盘的环向均匀设置有径向拉杆，所述径向拉杆与所述毂盘连接。进一步地，所述承压球窝呈圆盘状，周圈为圆环平面板，中心为凹球冠壳，内承压面采用MoS2溅射处理。进一步地，所述承力架包括两个平行相对设置的圆环板，两个所述圆环板之间沿环向均匀设置肋板进行连接，所述肋板垂直于所述圆环板，所述肋板的数量大于6个。进一步地，所述限位盖板由对称的两部分拼合而成，外圈呈圆形，中间呈六边形。进一步地，所述毂轴端节点、所述毂盘、所述承力架的连接面为间隙配合。进一步地，所述螺栓球铰的球体面采用MoS2溅射处理。进一步地，所述毂轴端节点、所述限位盖板由CFRP复合材料制成，所述承力架、所述承压球窝、所述螺栓球铰、所述螺套嵌件由钛合金制成，所述节点主体、所述六棱柱中心体、所述三脚套管、所述毂盘由铝合金制成；所述节点主体、所述六棱柱中心体、所述三脚套管、所述承力架、所述承压球窝为一体成型。进一步地，所述径向拉杆由CFRP复合材料制成。本专利技术可以实现大尺度弹性支承芯轴复合材料结构复杂连接，可承受大轴压，释放弯矩，保证有限转动，传力路径清晰，运动限位明确，质量轻，制作简单，装配连接可靠，可应用于大型航空飞行器结构，如飞艇、无人机等。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点立面分解图；图2是本专利技术的一个较佳实施例的大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点三维分解图；图3本专利技术的一个较佳实施例的大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点剖视图；图4是本专利技术的一个较佳实施例的芯轴桁架顶端节点三维分解图。其中，1-芯轴桁架顶端节点，101-节点主体，102-螺套嵌件，103-螺栓球铰，104-CFRP管桁架，105-三脚套管，106-六棱柱中心体，2-毂轴端节点，21-凸台承压面，3-毂盘，4-承力架，5-承压球窝，6-限位盖板，7-径向拉杆。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。如图1、图2和图3所示，本实施例中的一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，包括：芯轴桁架顶端节点1、毂轴端节点2、毂盘3、承力架4、承压球窝5、限位盖板6。毂轴端节点2的端部设置有凸台承压面21，毂盘3设置外圆连接凸台承压面21，承力架4设置内圆连接凸台承压面21，承压球窝5连接承力架4，芯轴桁架顶端节点1连接承压球窝5，限位盖板6连接承压球窝5。毂轴端节点2、毂盘3、承力架4的连接面为间隙配合。如图4所示，芯轴桁架顶端节点1包括节点主体101、螺套嵌件102、螺栓球铰103；节点主体101呈三棱锥结构，顶端设置有六棱柱中心体106，节点主体101的三个棱交汇连接至六棱柱中心体106；节点主体101的底边呈正三角形，从底边外伸三脚套管105，用于连接CFRP管桁架104的三个弦管；螺栓球铰103的螺杆端连接螺套嵌件102，螺栓球铰103的球体端连接承压球窝5，螺套嵌件102嵌入六棱柱中心体106。螺栓球铰103的球体端的球面采用MoS2溅射处理。三脚套管105的外表设有竖向均匀凹槽，通过铣加工得到；三脚套管105套入连接CFRP管桁架104的三个弦管，连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，其特征在于，包括：/n芯轴桁架顶端节点、毂轴端节点、毂盘、承力架、承压球窝和限位盖板；/n所述毂轴端节点的端部设置有凸台承压面，所述毂盘设置外圆连接所述凸台承压面，所述承力架设置内圆连接所述凸台承压面，所述承压球窝连接所述承力架，所述芯轴桁架顶端节点连接所述承压球窝，所述限位盖板连接所述承压球窝；/n所述芯轴桁架顶端节点包括节点主体、螺套嵌件、螺栓球铰；所述节点主体呈三棱锥结构，顶端设置有六棱柱中心体，所述节点主体的三个棱交汇连接至所述六棱柱中心体；所述节点主体的底边呈正三角形，所述底边外伸三脚套管，所述三脚套管用于连接CFRP管桁架的三个弦管；所述螺栓球铰的螺杆端连接所述螺套嵌件，所述螺栓球铰的球体端连接所述承压球窝，所述螺套嵌件嵌入所述六棱柱中心体。/n

【技术特征摘要】
1.一种大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，其特征在于，包括：
芯轴桁架顶端节点、毂轴端节点、毂盘、承力架、承压球窝和限位盖板；
所述毂轴端节点的端部设置有凸台承压面，所述毂盘设置外圆连接所述凸台承压面，所述承力架设置内圆连接所述凸台承压面，所述承压球窝连接所述承力架，所述芯轴桁架顶端节点连接所述承压球窝，所述限位盖板连接所述承压球窝；
所述芯轴桁架顶端节点包括节点主体、螺套嵌件、螺栓球铰；所述节点主体呈三棱锥结构，顶端设置有六棱柱中心体，所述节点主体的三个棱交汇连接至所述六棱柱中心体；所述节点主体的底边呈正三角形，所述底边外伸三脚套管，所述三脚套管用于连接CFRP管桁架的三个弦管；所述螺栓球铰的螺杆端连接所述螺套嵌件，所述螺栓球铰的球体端连接所述承压球窝，所述螺套嵌件嵌入所述六棱柱中心体。


2.如权利要求1所述的大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，其特征在于，所述三脚套管的外表设有竖向均匀凹槽，所述三脚套管套入连接所述三个弦管，连接方式为胶结，所述弦管的胶结段局部加厚。


3.如权利要求1所述的大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，其特征在于，所述毂盘的环向均匀设置有径向拉杆，所述径向拉杆与所述毂盘连接。


4.如权利要求1所述的大型芯轴结构弹性支承球铰连接节点，其特征在于，所述承压球窝呈圆盘状，周圈为圆环平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈务军，胡建辉，赵兵，徐建东，杨钧，
申请(专利权)人：上海交通大学，新誉集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31