CN110062851A - 球面支承件系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种环形匹配装置，其包括球形支承件，该球形支承件包括内表面和可移动地附接到内表面的外表面，内表面和外表面包括孔。还包括紧固件，该紧固件构造成延伸穿过第一工件并穿过孔。球面支承件构造为放置在第二工件中；第二工件构造成经由接合器移动到第一工件附近。

Description

球面支承件系统
技术领域
本发明大体涉及消除配合表面之间的角度失配。特别地，本发明涉及通过当配合表面(例如铰接肋)在组装期间用螺栓固定到梁上时消除失配来增强结构完整性。
背景技术
可互换使用的肋和梁是众所周知的通用结构构件，其是飞行器构造的基础并且在整个航空工业中使用。肋和梁是穿过表面或通过结构的更坚固或更厚的材料件，并且通常用于支撑或加强结构。然而，在制造这些肋和齿轮梁(例如齿轮梁)时适应缺陷可能是昂贵且耗时的。
例如，在飞行器结构中使用的肋和齿轮梁可以在制造之后的检查的初始阶段容易地通过检查。然而，在组装期间，肋和梁柱之间可能发生失配或间隙。这些间隙可能会损害下层飞行器或航空电子系统的结构完整性。尽管由于各种原因可能出现间隙，但是它们的严重性和影响通常是肋的长度的函数。
肋和齿轮梁可以制造成不同的长度。因此，当将齿轮梁和肋组装到组件中时，这些制造差异可能在肋和齿轮梁之间产生相应的对准差异。举例来说，不完美的对准可以产生角度失配，从而产生上述间隙。因此，出于结构完整性的目的，应避免角度失配。
消除失配或间隙的一种传统方法包括添加液体垫片。然而，由于测量，匀化和允许液体垫片固化的步骤，添加液体垫片的方法需要大量的组装时间。例如，液体垫片通常需要约4-8小时来固化。
消除角度失配的其他传统方法包括拧紧螺母并拉动肋以匹配梁柱，从而为部件提供更严格的公差，以最小化失配。拧紧螺母并拉动肋以匹配梁柱的缺点是剥离螺栓的风险。还使用了有意加厚梁柱接口处的肋的修整。
拧紧螺母还会在部件中产生内应力，从而引起疲劳。另外，使部件具有更严格的公差以最小化失配可能会导致难以找到完美匹配的肋和齿轮梁。通过加工具有更严格公差的肋和梁可以消除角度失配，但制造成本会增加。修整也是一个耗时的过程。
发明内容
本发明的各个方面提供了消除加载的平面结构中的角度失配的成本有效且高效的技术。
更具体地，本文描述的方面提供了在肋和梁接合或相互作用的位置处使用球形支承件的技术。在组装期间，根据各个方面，当拧紧螺母时，球面支承件将自动对准到梁柱表面。以这种方式，这两个部件表面之间的失配将通过支承件旋转被吸收。
由各个方面提供的技术是成本有效的并且减少了组装时间。在组装期间，当紧固件被紧固时，球面支承件开始自对准到梁柱表面。支承件旋转被构造为吸收表面之间的失配并保持部件位置。
在某些情况下，实施例提供了一种环形匹配装置，其包括球形支承件，该球形支承件包括内表面和可移动地附接到内表面的外表面，内表面和外表面包括孔。还包括紧固件，该紧固件构造成延伸穿过第一工件并穿过孔。球面支承件构造为放置在第二工件中；第二工件构造成经由接合器移动到第一工件附近。
实施例的技术优点包括易于组装，确定性载荷路径，更简单的分析，减轻的重量等。本创新的商业优点包括降低成本和减少组装时间。
下面参考附图描述各种实施例的附加特征，操作模式，优点和其他方面。注意，本公开不限于本文描述的具体实施例。提供这些实施例仅用于说明目的。基于所提供的教导，相关领域的技术人员将容易明白其他实施例或所公开的实施例的修改。
附图说明
说明性实施例可以采用各种部件和部件布置的形式。在附图中示出了说明性实施例，在所有附图中，相同的附图标记可以指示各个附图中的对应或类似的部分。附图仅用于说明实施例的目的，而不应被解释为限制本公开。给出以下对附图的可能描述，本公开的新颖方面对于相关领域的普通技术人员而言应该是显而易见的。
图1是典型肋和齿轮梁的组装图。
图2是根据本文描述的各个方面使用的球面支承件的示例图示。
图3是根据本文描述的各个方面的嵌有两个球面支承件的面板肋的示例图示。
图4是根据各种所述方面的球面支承件系统的图示。
图5是根据各种所述方面的图4中所示的板肋和齿轮梁之间的角度失配连接的图示。
图6是根据各种所述方面的图4中描绘的自对准连接的图示。
具体实施方式
虽然本文针对特定应用描述了创新的说明性方面，但应理解，本公开不限于此。本领域技术人员和参考本文提供的教导的人员将认识到在其范围内的创新的其他应用，修改和方面以及本公开将具有重要效用的其他领域。
下面将详细参考本发明的示例性方面，其示例在附图中示出。只要有可能，在整个附图中使用的相同附图标记表示相同或相似的部分。
图1是与典型的肋和齿轮梁的组装相关联的挑战的图示。系统100描绘了肋102到齿轮梁104的附接。虚线表示标称位置，实线表示在组装中肋102和齿轮梁104的最坏情况位置。102a和102b是肋的相对端，104a和104b是齿轮梁的相对端。肋102可以通过铰接点108a和108b附接到固定结构。
如图1中所示，齿轮梁104和肋102的端部可以不对准。未对准留下可能的间隙106a和106b。这些间隙可能损害平面结构组件的结构完整性。实施例的各个方面涉及减轻间隙106a和106b，并使用球面支承件适当地对准齿轮梁104和肋102。
图2是根据各种所述方面的球面支承件200的切片侧视图的图示。球面支承件的基本结构包括内座圈(滚珠)204和包围内座圈204的外座圈(套筒)202。内座圈204和外座圈202基本上是球面支承件200的内表面和外表面。
通常，球面支承件200的内座圈204适于接收紧固件(例如，螺栓)。紧固件的直径基于由紧固件承载的剪切载荷而被选择，选取或其它。例如，剪切载荷可以是将肋102附接到齿轮梁104的紧固件上的应力的分量。内座圈204位于外座圈202内。外座圈202允许内座圈204旋转和调节以吸收球面支承件和肋之间的角度失配。
球面支承件还可以包括锁定特征，该锁定特征使得内座圈204能够在轴向方向上被捕获在外座圈202内。内座圈204构造成保持肋102a/102b和齿轮梁104a/104b的结构完整性。球面支承件200的直径206可以基于紧固件的直径。例如，较大的剪切载荷可能需要较大的螺栓直径和较大的球面支承件。球面支承件200还包括通过中心部分的通道208或孔，紧固件(如图5所示)，例如螺钉，可以插入通过该中心部分。
图3示出了包括肋302的结构300，肋302构造成容纳至少两个球面支承件200a和200b。球面支承件200a和200b通过肋302内的开口310a和310b嵌入肋(即第一工件)302内。球面支承件200a和200b的外座圈202(如图2所示)在开口310a和310b中固定至肋302。
例如，球形支承件200a和200b固定至肋302的组装可以通过型锻操作(swagingoperation)或过盈配合(interference fit)来实现。如前所述，内座圈204位于外座圈202内。内座圈204构造成绕外座圈202旋转。内座圈204具备角度能力。附加地或替代地，球面支承件200a和200b可以嵌入齿轮梁(即，第二工件)308中(参见图4)。例如，类似于开口310a和310b的开口可以结合到齿轮梁308中。然后外座圈202可以通过类似的开口固定到齿轮梁308。
图4示出了组装结构400，其描绘了固定到齿轮梁308的肋302。在该图示中，并且如图3所示，球面支承件200a和200b分别插入开口310a和310b中。该插入最佳地定位球面支承件200a和200b，以通过紧固件和接合器附接到齿轮梁308，如下面参照图5和6所讨论的。
一旦肋302附接到齿轮梁308，角度失配的可能性发生在齿轮梁308和肋302之间的区段A和B处。然而，在本发明的各个方面，球面支承件200a和200b使齿轮梁308和肋302之间的角度失配自对准。当将球面支承件200a和200b结合在图4所示的位置时，可以发生自对准。
图5是图4的截面A/B中齿轮梁308和肋302之间的界面500的侧视图。外座圈202固定到肋302。在图4的截面A/B中，紧固件510经由接合器512通过球形支承件200a/200b附接齿轮梁308和肋302。
如图5中所示，存在角度失配514。然而，当紧固件510被紧固时，内座圈204自对准。自对准消除了角度失配514。外座圈202使得内座圈204能够在紧固件510被紧固时旋转和调节。尽管肋302和齿轮梁308之间存在角度变化514，但肋302将在结构上整合齿轮梁308，齿轮梁308保持与齿轮梁308的载荷路径连接。
图6是在角度失配已经由球面支承件200自对准之后，在图4的截面A/B中齿轮梁308和肋302之间的界面600的侧视图图示。紧固件510穿过齿轮梁308，球面支承件200的内座圈204，肋302和接合器512。如图所示，当紧固件510被紧固到接合器512中时，球面支承件200的内座圈204自对准。外座圈202允许内座圈204自对准并吸收角度失配514。一旦角度失配被吸收，齿轮梁308和肋302自身对准在一起。
本发明的各个方面提供了多种方式，其中肋302可以连接到齿轮梁308。例如，在一些突出的实施例中，肋302经由至少三个球面支承件200连接到齿轮梁308。肋302和齿轮梁308的尺寸可以根据宽度，长度和形状而变化。仅作为示例而非限制，肋302可以是单个U形元件。球面支承件200可以是球面滑动支承件，球面滚珠支承件，球面辊支承件，球面杆端支承件等。球面支承件200的直径范围取决于要承载的剪切载荷。
基于内座圈204和外座圈202的组装以及内座圈204和外座圈202之间的润滑方法，若干类型的球面支承件200是可能的。支承件的类型还取决于将外座圈202组装到肋302的主要结构部分的方法。
在各种实施例中，球面支承件200通常位于肋302和齿轮梁308之间。球面支承件200可嵌入齿轮梁308中，或嵌入肋302中。另外，球面支承件200的组装可以通过型锻操作或通过过盈配合来实现。
本领域技术人员可以做出仍然被本公开包含的实施例，示例和修改例的替代方面，特别是根据前述教导。此外，应该理解，用于描述本公开的术语旨在具有描述性词语的性质而不是限制性的。
相关领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以构造上述创新的各种改编和修改。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本公开可以不同于本文具体描述的方式实施。

Claims (20)

1.一种环形匹配装置，其特征在于，包括：
球面支承件，所述球面支承件包括内表面和可移动地附接到所述内表面的外表面，所述内表面和所述外表面包括孔；和
紧固件，所述紧固件被构造成延伸通过第一工件并通过所述孔；
其中，所述球面支承件被构造成放置在第二工件中；并且
所述第二工件被构造成经由接合器移动到所述第一工件附近。
2.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述紧固件进一步被构造成与所述接合器接合。
3.根据权利要求2所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述球面支承件被构造成在所述紧固件接合时吸收所述第一工件与所述第二工件的角度失配。
4.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述球面支承件的直径基于所述紧固件的直径。
5.根据权利要求4所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述紧固件的直径基于待承载的剪切载荷。
6.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述第一工件包括至少两个球面支承件。
7.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述紧固件是螺栓。
8.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述接合器是螺母。
9.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述第一工件是U形或完整的平面结构中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述第二工件是U形或完整的平面结构中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中所述第一工件经由铰链接头附接到固定结构。
12.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述第一工件经由第三球面支承件附接到固定结构。
13.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述内表面和所述外表面之间的界面为干润滑。
14.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述球面支承件包括位于所述内表面和所述外表面之间的辊支承件。
15.根据权利要求1所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，能够通过例如型锻操作或过盈配合的任何方法来将所述球面支承件嵌入所述至少两个开口中。
16.一种环形匹配装置，其特征在于，包括：
第一工件，所述第一工件包括开口；
球形支承件，所述球形支承件固定至所述开口；
第二工件；和
紧固件，所述紧固件能够延伸通过所述球面支承件和所述第二工件至接合器中；
其中，所述球面支承件被构造成吸收所述第一工件和所述第二工件之间的角度失配。
17.根据权利要求16所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述球面支承件包括内表面，外表面和穿过所述内表面的孔。
18.根据权利要求16所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述第一工件包括第二球面支承件。
19.根据权利要求16所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述球面支承件的直径基于所述紧固件的直径。
20.根据权利要求17所述的环形匹配装置，其特征在于，其中，所述紧固件的所述直径基于待承载的所述剪切载荷。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190726

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