CN113983043A - 一种适用于空间桁架的装配连接装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及机械装配技术领域，特别涉及一种适用于空间桁架的装配连接装置及其使用方法。本申请提供的适用于空间桁架的装配连接装置包括：装置本体，所述装置本体上一体设置多个不同方向的连接头，所述连接头的内部为中空结构；定位件，所述定位件设置在连接头的内部，所述定位件包括定位件前部和定位件后部，所述定位件前部用于连接连接头，所述定位件后部用于连接空间桁架；弹簧，所述弹簧设置在定位件和连接头之间，所述弹簧用于将定位件沿着空间桁架的方向弹出。
Description
技术领域
本申请涉及机械装配技术领域，特别涉及一种适用于空间桁架的装配连接装置及其使用方法。
背景技术
桁架是由一些用直杆组成的三角形框构成的几何形状不变的结构物，根据组成桁架杆件的轴线和所受外力的分布情况，桁架可分为平面桁架和空间桁架，平面桁架的特点是组成桁架的杆件的轴线和所受外力都在同一平面上，空间桁架的特点是组成桁架各杆件的轴线和所受外力不在同一平面上。
桁架结构具有质量轻、各个杆件受力形式简单、能充分发挥材料性能等优势，在航空航天、建筑、交通等领域得到广泛应用。然而，空间桁架的每根杆角度不同，连接接头的形状和受力十分复杂，装配时受到精度影响和桁架之间的约束，难以装配到位。因此，提供一种针对空间桁架的装配装置十分必要。
发明内容
本申请实施例提供一种适用于空间桁架的装配连接装置，以解决相关技术中空间桁架难以装配到位的问题。
第一方面，本申请提供了一种适用于空间桁架的装配连接装置，包括：
装置本体，所述装置本体上一体设置多个不同方向的连接头，所述连接头的内部为中空结构；
定位件，所述定位件设置在连接头的内部，所述定位件包括定位件前部和定位件后部，所述定位件前部用于连接连接头，所述定位件后部用于连接桁架杆；
弹簧，所述弹簧设置在定位件和连接头之间，所述弹簧用于将定位件沿着桁架杆的方向弹出。
一些实施例中，所述装配连接装置还包括转接筒，所述转接筒包括转接筒前部和转接筒后部，所述转接筒前部套设在连接头的外侧，所述转接筒后部套设在桁架杆的外侧。
一些实施例中，所述连接头的形状为圆柱形或正多棱柱。
一些实施例中，所述连接头的材料为钛合金、铝合金、镁合金、合金钢或纤维编织体增强树脂基复合材料。
一些实施例中，所述定位件的长度与连接头的长度相适配。
一些实施例中，沿着所述连接头的侧面开设多个第一螺纹孔，所述定位件前部的中间开设第三螺纹孔，通过在第三螺纹孔和与第三螺纹孔对应的第一螺纹孔内插入螺钉可将定位件前部与连接头可拆卸连接，所述定位件后部的中间开设第五螺纹孔，通过在第五螺纹孔和与第五螺纹孔对应的第一螺纹孔内插入螺钉可将定位件后部与连接头可拆卸连接。
一些实施例中，所述第五螺纹孔的中心和第三螺纹孔的中心的连线与定位件的中心线平行。
一些实施例中，所述第五螺纹孔的中心到第三螺纹孔的中心的距离与定位件前部的长度一致。
一些实施例中，所述定位件前部和定位件后部的连接处形成限位台阶面，所述限位台阶面与桁架杆的前端抵接。
一些实施例中，所述定位件前部的直径与连接头的内径一致，所述定位件后部的直径与桁架杆的内径一致。
一些实施例中，沿着所述定位件前部的侧面开设第二螺纹孔，沿着所述转接筒前部的侧面设置多个第六螺纹孔，通过在第六螺纹孔、第一螺纹孔和第二螺纹孔内插入螺钉将转接筒前部、连接头和定位件前部可拆卸连接。
一些实施例中，沿着所述定位件后部的侧面开设第四螺纹孔，沿着转接筒后部的侧面设置多个第七螺纹孔，通过在第七螺纹孔、空间桁架上设置的螺纹孔和第四螺纹孔内插入螺钉将转接筒后部、桁架杆和定位件后部可拆卸连接。
一些实施例中，所述定位件选用圆柱台阶销。
第二方面，本申请实施例还提供了上述适用于空间桁架的装配连接装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤S101，将定位件通过螺钉连接在连接头内，在定位件和连接头之间设置弹簧，并使弹簧保持压缩状态，所述定位件包括定位件前部和定位件后部；
步骤S102，将转接筒后部套设在桁架杆的外侧，并将转接筒前部套设在连接头的外侧，推动桁架杆朝向连接头的位置移动，使桁架杆与连接头对接，解除定位件与连接头之间的约束，弹簧将定位件向后弹出直至定位件上的限位台阶面与桁架杆的前端抵接，桁架杆与连接头对接完毕；
步骤S103，利用螺钉将转接筒前部、连接头和定位件前部连接；
步骤S104，利用螺钉将转接筒后部、桁架杆和定位件后部连接。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请提供的装配连接装置结构简单、操作方便，通过设置多个不同方向的连接头可以匹配各种空间角度的桁架杆的连接；本申请提供的装配连接装置具有优异的刚度和强度，可靠性高，可反复拆装；本申请提供的装配连接装置适用于各种金属和非金属类型的桁架，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例1提供的适用于空间桁架的装配连接装置的结构示意图；
图2为本申请实施例1提供的适用于空间桁架的装配连接装置的装置本体的结构示意图；
图3为本申请实施例1提供的适用于空间桁架的装配连接装置的定位件的结构示意图；
图4为本申请实施例1提供的适用于空间桁架的装配连接装置的定位件的约束状态示意图；
图5为连接头与空间桁架的对接状态示意图；
图6为空间桁架装配后的示意图。
图中：1、装置本体；11、连接头；111、第一螺纹孔；112、通孔；2、定位件；21、定位件前部；211、第二螺纹孔；212、第三螺纹孔；22、定位件后部；221、第四螺纹孔；222、第五螺纹孔；23、限位台阶面；3、弹簧；4、转接筒；41、转接筒前部；411、第六螺纹孔；42、转接筒后部；421、第七螺纹孔；5、桁架杆。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1：
本申请实施例1提供一种适用于空间桁架的装配连接装置，其能解决相关技术中空间桁架难以装配到位的问题。
图1是本申请实施例1提供的适用于空间桁架的装配连接装置的结构示意图，参考图1-图6，该装配连接装置包括装置本体1、多个定位件2、多个弹簧3和多个转接筒4。
参考图2，装置本体1上一体设置多个不同方向角度的连接头11，连接头11的内部为中空结构，沿着连接头11的侧面开设多个第一螺纹孔111，连接头11的材料为钛合金、铝合金、镁合金、合金钢或纤维编织体增强树脂基复合材料，连接头11的形状为圆柱形，装置本体1和连接头11的制备工艺为机械加工、铸造、3D打印、纤维预浸成型和预成形件树脂转移模塑成形；连接头11的侧面开设形状为U型或L型的通孔112，通过通孔112调整定位件2。
参考图3，定位件2设置在连接头11的内部，定位件2的长度与连接头11的长度相适配，定位件2包括定位件前部21和定位件后部22，定位件前部21的直径大于定位件后部22的直径，定位件前部21和定位件后部22的连接处形成限位台阶面23，限位台阶面23与桁架杆5的前端抵接，定位件前部21的直径与连接头11的内径一致，沿着定位件前部21的侧面开设第二螺纹孔211，定位件前部21的中间开设第三螺纹孔212，通过在第三螺纹孔212和与第三螺纹孔212对应的第一螺纹孔111内插入螺钉可将定位件2可拆卸连接在连接头11内，定位件后部22的直径与桁架杆5的内径一致，沿着定位件后部22的侧面开设第四螺纹孔221，定位件后部22的中间开设第五螺纹孔222，第五螺纹孔222的中心和第三螺纹孔212的中心的连线与定位件2的中心线平行，且第五螺纹孔222的中心到第三螺纹孔212的中心的距离与定位件前部21的长度一致，通过在第五螺纹孔222和第一螺纹孔111内插入螺钉将定位件2连接在连接头11内时，定位件后部22的末端与连接头11的末端平齐；本实施例中，定位件2选用圆柱台阶销，定位件2的材料为钛合金、铝合金、镁合金和合金钢。
参考图4，弹簧3呈压缩状态设置在定位件2和连接头11之间。
转接筒4包括转接筒前部41和转接筒后部42，转接筒前部41的内径大于转接筒后部42的内径，沿着转接筒前部41的侧面设置多个第六螺纹孔411，转接筒前部41的内径与连接头11的外径一致，通过在第六螺纹孔411、第一螺纹孔111和第二螺纹孔211插入螺钉将转接筒前部41、连接头11和定位件前部21可拆卸连接，转接筒后部42的内径与桁架杆5的外径一致，沿着转接筒后部42的侧面设置多个第七螺纹孔421，通过在第七螺纹孔421、桁架杆5上设置的螺纹孔和第四螺纹孔221内插入螺钉可将转接筒后部42、桁架杆5和定位件后部22可拆卸连接；本实施例中，转接筒4的材料为钛合金、铝合金、镁合金和合金钢。
参考图4和图5，利用本申请实施例1提供的装配连接装置连接桁架杆5的过程为：将弹簧3放置在连接头11内，之后将定位件2放置在弹簧3的上方，通过连接头11侧面的通孔112在第五螺纹孔222和第一螺纹孔111内插入螺钉，将定位件2固定在连接头11内，同时使弹簧3保持压缩状态；将转接筒后部42套设在桁架杆5的外侧，并将转接筒前部41套设在连接头11的外侧，推动桁架杆5朝向连接头11的位置移动，通过连接头11侧面的通孔112拧下第五螺纹孔222处的螺钉，此时定位件2和连接头11之间的约束被解除，弹簧3将定位件2向后弹出直至限位台阶面23与桁架杆5的前端抵接，桁架杆5与连接头11对接完毕，在第七螺纹孔421、桁架杆5上设置的螺纹孔和第四螺纹孔221内插入螺钉将转接筒后部42、桁架杆5和定位件后部22可拆卸连接，在第六螺纹孔411、第一螺纹孔111和第二螺纹孔211插入螺钉将转接筒前部41、连接头11和定位件前部21连接，并通过在第三螺纹孔212和与第三螺纹孔212对应的第一螺纹孔111内插入螺钉将定位件2固定在连接头11内；重复上述过程安装其他桁架杆，最终形成的空间桁架结构如图6所示。
实施例2：
本申请实施例2提供了一种适用于空间桁架的装配连接装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤S101，将定位件2通过螺钉连接在连接头11内，在定位件2和连接头11之间设置弹簧3，并使弹簧3保持压缩状态，定位件2包括定位件前部21和定位件后部22；
步骤S102，将转接筒后部42套设在桁架杆5的外侧，并将转接筒前部41套设在连接头11的外侧，推动桁架杆5朝向连接头11的位置移动，使桁架杆5与连接头11对接，解除定位件2与连接头11之间的约束，弹簧3将定位件2向后弹出直至定位件2上的限位台阶面23与桁架杆5的前端抵接，桁架杆5与连接头11对接完毕；
步骤S103，利用螺钉将转接筒前部41、连接头11和定位件前部21连接；
步骤S104，利用螺钉将转接筒后部42、桁架杆5和定位件后部22连接。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，包括：
装置本体(1)，所述装置本体(1)上一体设置多个不同方向的连接头(11)，所述连接头(11)的内部为中空结构；
定位件(2)，所述定位件(2)设置在连接头(11)的内部，所述定位件(2)包括定位件前部(21)和定位件后部(22)，所述定位件前部(21)用于连接连接头(11)，所述定位件后部(22)用于连接桁架杆(5)；
弹簧(3)，所述弹簧(3)设置在定位件(2)和连接头(11)之间，所述弹簧(3)用于将定位件(2)沿着桁架杆(5)的方向弹出。
2.根据权利要求1所述的适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，所述装配连接装置还包括转接筒(4)，所述转接筒(4)包括转接筒前部(41)和转接筒后部(42)，所述转接筒前部(41)套设在连接头(11)的外侧，所述转接筒后部(42)套设在桁架杆(5)的外侧。
3.根据权利要求1所述的适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，所述连接头(11)的形状为圆柱形或正多棱柱。
4.根据权利要求1所述的适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，所述定位件(2)的长度与连接头(11)的长度相适配。
5.根据权利要求1所述的适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，所述定位件前部(21)和定位件后部(22)的连接处形成限位台阶面(23)，所述限位台阶面(23)与桁架杆(5)的前端抵接。
6.根据权利要求1所述的适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，沿着所述连接头(11)的侧面开设多个第一螺纹孔(111)，所述定位件前部(21)的中间开设第三螺纹孔(212)，通过在第三螺纹孔(212)和与第三螺纹孔(212)对应的第一螺纹孔(111)内插入螺钉将定位件前部(21)与连接头(11)可拆卸连接，所述定位件后部(22)的中间开设第五螺纹孔(222)，通过在第五螺纹孔(222)和与第五螺纹孔(222)对应的第一螺纹孔(111)内插入螺钉将定位件后部(22)与连接头(11)可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，所述第五螺纹孔(222)的中心到第三螺纹孔(212)的中心的距离与定位件前部(21)的长度一致。
8.根据权利要求2所述的适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，沿着所述定位件前部(21)的侧面开设第二螺纹孔(211)，沿着所述转接筒前部(41)的侧面设置多个第六螺纹孔(411)，通过在第六螺纹孔(411)、第一螺纹孔(111)和第二螺纹孔(211)内插入螺钉将转接筒前部(41)、连接头(11)和定位件前部(21)可拆卸连接。
9.根据权利要求2所述的适用于空间桁架的装配连接装置，其特征在于，沿着所述定位件后部(22)的侧面开设第四螺纹孔(221)，沿着转接筒后部(42)的侧面设置多个第七螺纹孔(421)，通过在第七螺纹孔(421)、桁架杆(5)上设置的螺纹孔和第四螺纹孔(221)内插入螺钉将转接筒后部(42)、桁架杆(5)和定位件后部(22)可拆卸连接。
10.权利要求2所述适用于空间桁架的装配连接装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将定位件(2)通过螺钉连接在连接头(11)内，在定位件(2)和连接头(11)之间设置弹簧(3)，并使弹簧(3)保持压缩状态；
将转接筒后部(42)套设在桁架杆(5)的外侧，然后将转接筒前部(41)套设在连接头(11)的外侧，推动桁架杆(5)朝向连接头(11)的位置移动，解除定位件(2)与连接头(11)之间的约束，所述弹簧(3)将定位件(2)向后弹出直至定位件(2)上的限位台阶面(23)与桁架杆(5)的前端抵接；
利用螺钉将转接筒前部(41)、连接头(11)和定位件前部(21)连接；
利用螺钉将转接筒后部(42)、桁架杆(5)和定位件后部(22)连接。
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