全文摘要
本实用新型公开了一种框形结构及飞行汽车桁架结构，其中所述框形结构包括至少两个可拼接为一体的构件单元：第一构件单元及第二构件单元；其中，所述第一构件单元上具有拼接部；所述第二构件单元包括固定臂及至少一个设于所述固定臂上的可与所述拼接部相配合的拼接口；所述第一构件单元及所述第二构件单元均由复合材料一体成型。本实用新型的有益效果为：1.能够显著降低大型复合材料构件生产加工成本；2.能够减少复合材料成型工艺对构件结构设计的影响；3.构件单元拆卸、组合更加灵活；4.应用于中大型的飞行器上，不仅使飞行器结构重量减轻，还提高了飞行器的各种飞行性能。
主设计要求
1.一种框形结构，其特征在于：其包括至少两个可拼接为一体的构件单元：第一构件单元及第二构件单元；其中，所述第一构件单元上具有拼接部；所述第二构件单元包括固定臂及至少一个设于所述固定臂上的可与所述拼接部相配合的拼接口；所述第一构件单元及所述第二构件单元均由复合材料一体成型。
设计方案
1.一种框形结构，其特征在于：其包括至少两个可拼接为一体的构件单元：第一构件单元及第二构件单元；其中，
所述第一构件单元上具有拼接部；
所述第二构件单元包括固定臂及至少一个设于所述固定臂上的可与所述拼接部相配合的拼接口；
所述第一构件单元及所述第二构件单元均由复合材料一体成型。
2.如权利要求1所述的框形结构，其特征在于：所述拼接口为多个，多个所述拼接口设于所述固定臂的同侧。
3.如权利要求1所述的框形结构，其特征在于：所述拼接口为多口型拼接口或单口型拼接口。
4.如权利要求1所述的框形结构，其特征在于：所述拼接口为多口型拼接口，所述多口型拼接口包括第一接口单元及第二接口单元，所述第一接口单元的中心轴、所述第二接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴位于同一平面内；其中，
所述第一接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴之间的夹角为α，所述第一接口单元的中心轴与所述第二接口单元的中心轴之间的夹角为β，所述第二接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴之间的夹角为γ，所述α+β+γ＝180°。
5.如权利要求4所述的框形结构，其特征在于：所述α＝60°，所述β＝60°，所述γ＝60°；或者，所述β＝90°；或者，所述β＝45°。
6.如权利要求1所述的框形结构，其特征在于：所述第一构件单元为杆状结构、管状结构或柱状结构。
7.如权利要求2所述的框形结构，其特征在于：同一所述第二构件单元上的多个拼接口为相同结构的拼接口或不同结构的拼接口。
8.如权利要求2所述的框形结构，其特征在于：所述固定臂上设有两个相互对称的多口型拼接口，且两个所述多口型拼接口分别设于靠近所述固定臂两端的位置。
9.如权利要求2所述的框形结构，其特征在于：所述固定臂中部设有一个多口型拼接口，所述固定臂上靠近所述固定臂两端的位置均设有一个单口型拼接口。
10.一种飞行汽车桁架结构，其特征在于，包括多个如权利要求1-9任一项所述的框形结构。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及复合材料构件技术领域，特别涉及一种框形结构及飞行汽车桁架结构。
背景技术
目前常见的桁架组装结构，大多采用接头(二通、三通或多通接头)将各个连接件拼接成型，但考虑到连接件与接头交汇处的受力面不同，其结构强度很难保证，尤其是多通接头的情况下，多个方向受力均汇集于接头处，其承载的压力和强度很大，容易出现结构变形或脱离的情况。现有技术中，有通过增加接头的管壁厚度，从而增强连接处的抗压强度的方案，但整体效果有限。而采用一体成型的制作方法，对于外廓尺寸大的构件来说，开模成本较高，且利用率低，实用性差。
因此，如何突破复合材料构件外廓尺寸和结构构型的限制，提供一种新型的框形结构及飞行汽车桁架结构，是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种框形结构，其包括至少两个可拼接为一体的构件单元：第一构件单元及第二构件单元；其中，
所述第一构件单元上具有拼接部；
所述第二构件单元包括固定臂及至少一个设于所述固定臂上的可与所述拼接部相配合的拼接口；
所述第一构件单元及所述第二构件单元均由复合材料一体成型。
可选地，所述拼接口为多个，多个所述拼接口设于所述固定臂的同侧。
可选地，所述拼接口为多口型拼接口或单口型拼接口。
可选地，所述拼接口为多口型拼接口，所述多口型拼接口包括第一接口单元及第二接口单元，所述第一接口单元的中心轴、所述第二接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴位于同一平面内；其中，
所述第一接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴之间的夹角为α，所述第一接口单元的中心轴与所述第二接口单元的中心轴之间的夹角为β，所述第二接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴之间的夹角为γ，所述α+β+γ＝180°。
可选地，所述α＝60°，所述β＝60°，所述γ＝60°；或者，所述β＝90°；或者，所述β＝45°。
可选地，所述第一构件单元为杆状结构、管状结构或柱状结构。
可选地，同一所述第二构件单元上的多个拼接口为相同结构的拼接口或不同结构的拼接口。
可选地，所述固定臂上设有两个相互对称的多口型拼接口，且两个所述多口型拼接口分别设于靠近所述固定臂两端的位置。
可选地，所述固定臂中部设有一个多口型拼接口，所述固定臂上靠近所述固定臂两端的位置均设有一个单口型拼接口。
本实用新型的另一方案提供一种飞行汽车桁架结构，其包括多个上述任一项所述的框形结构。
相对上述背景技术，本实用新型所提供的框形结构及飞行汽车桁架结构，其具有以下有益效果：
1.能够显著降低大型复合材料构件生产加工成本；
2.能够减少复合材料成型工艺对构件结构设计的影响；
3.能够根据构件承载需求灵活设计搭接面积，从而保证足够的连接强度；
4.构件单元拆卸、组合更加灵活，可以根据损坏情况，更换相应的构件单元；
5.与接头连接方式相比，该框形结构不影响不同构件单元之间的配合；
6.传统的接头结构突出于连接件的外表面，该框形结构的拼接口一体成型于构件单元上，解决了传统接头处与连接件外表面不平齐的问题，该框形结构相当于增加了受力面，抗压强度更大，结构稳定性更强；
7.所述框形结构应用于航空航天领域的中大型飞行器上时(主要可应用于主翼、尾翼、机体、副翼、方向舵、升降舵、桁架、刹车片等)，所述复合材料构件单元的拼接口一体成型在所述构件单元上，解决了接头位置与构件单元外表面不平齐的问题，增加了受力面，抗压强度更大，抗弯曲性能更好，结构稳定性更强，满足飞行器设计要求；所述构件单元为一体成型结构，适合于大尺寸、结构形式复杂构件的拼接，具有良好的工艺性。另外所述框形结构比强度和比模量高；耐疲劳性能好；减震性能好；自振频率高，同时框形结构有很强的吸振能力；具有各向异性及性能可设计性，可根据结构件的载荷分布及使用条件的不同，选取相应的构件单元数量及拼接方法来满足预定的要求，实现构件的优化设计；减磨、耐磨、自润滑性好，可用于制作飞行器上的耐磨构件。因此，所述框形结构也是飞行器的理想基材。
8.所述框形结构应用于飞行汽车桁架结构，能够减轻重量，同时能够增加强度，采用复合材料能够方便一体成型加工，也进一步有利于轻量化。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型第一具体实施方式所提供的框形结构的外部结构示意图；
图2本实用新型第一具体实施方式所提供的第一构件单元的外部结构示意图；
图3本实用新型第一具体实施方式所提供的第二构件单元的外部结构示意图；
图4为本实用新型第二具体实施方式所提供的框形结构的外部结构示意图；
图5为本实用新型第二具体实施方式所提供的第一构件单元的外部结构示意图；
图6为本实用新型第二具体实施方式所提供的第二构件单元的外部结构示意图。
图中，
1-第一构件单元；11-拼接部；2-第二构件单元；21-固定臂；22-拼接口；1'-第一构件单元；11'-拼接部；2'-第二构件单元；21'-固定臂；22'-拼接口；2”-第二构件单元；21”-固定臂；22”-拼接口。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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实用新型中的具体含义。
本实用新型的核心是提供一种框形结构及飞行汽车桁架结构，所述框形结构能够解决复合材料构件外廓尺寸和构型受限的问题。所述飞行汽车桁架结构，能够减轻重量，同时能够增加强度，采用复合材料能够方便一体成型加工，也进一步有利于轻量化。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1至图6，图1为本实用新型第一具体实施方式所提供的框形结构的外部结构示意图；图2本实用新型第一具体实施方式所提供的第一构件单元1的外部结构示意图；图3本实用新型第一具体实施方式所提供的第二构件单元2的外部结构示意图；图4为本实用新型第二具体实施方式所提供的框形结构的外部结构示意图；图5为本实用新型第二具体实施方式所提供的第一构件单元1'的外部结构示意图；图6为本实用新型第二具体实施方式所提供的第二构件单元2'的外部结构示意图。
如图1至图3所示，在第一具体实施方式中，本实用新型所提供的框形结构，其包括两个可拼接为一体的构件单元，两个所述构件单元分别为第一构件单元1及第二构件单元2；其中，所述第一构件单元1上具有拼接部11；所述第二构件单元2包括固定臂21及至少一个设于所述固定臂21上的可与所述拼接部11相配合的拼接口22；所述第一构件单元1及所述第二构件单元2均由复合材料一体成型。
在第一具体实施方式中，本实用新型所提供的框形结构，所述第二构件单元2上的拼接口22为两个，两个所述拼接口22设于所述固定臂21的同侧，且两个所述拼接口22均为单口型拼接口。
如图4至图6所示，在第二具体实施方式中，本实用新型所提供的框形结构，其包括多个可拼接为一体的构件单元；其中，
如图6所示，所述第二构件单元2'的固定臂21'上设有两个拼接口22'，两个所述拼接口22'均为多口型拼接口，两个所述多口型拼接口设于所述固定臂21'的同侧，两个所述多口型拼接口分别设于靠近所述固定臂21'两端的位置。进一步地，所述第二构件单元2'的固定臂21'上的多口型拼接口均包括第一接口单元及第二接口单元，所述第一接口单元的中心轴、所述第二接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴位于同一平面内；其中，所述第一接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴之间的夹角为α，所述第一接口单元的中心轴与所述第二接口单元的中心轴之间的夹角为β，所述第二接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴之间的夹角为γ，所述α+β+γ＝180°，所述β＝45°。
如图4所示，所述第二构件单元2”的固定臂21”的中部及靠近两端的位置均设有拼接口22”，所述固定臂21”中部的拼接口22”为多口型拼接口，所述固定臂21”上靠近所述固定臂21”两端的位置的拼接口22”均为单口型拼接口。进一步地，所述固定臂21”中部的多口型拼接口，其包括第一接口单元及第二接口单元，所述第一接口单元的中心轴、所述第二接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴位于同一平面内；其中，所述第一接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴之间的夹角为α，所述第一接口单元的中心轴与所述第二接口单元的中心轴之间的夹角为β，所述第二接口单元的中心轴与所述固定臂的中心轴之间的夹角为γ，所述α+β+γ＝180°，所述β＝90°。
所述第一构件单元1'的端部的拼接部11'可插入与其各自对应的拼接口22'，22”内，实现多个所述第一构件单元1'与所述第二构件单元2'，2”的紧固连接，拼接为如图4所示的框形结构。
在上述具体实施方式中，本实用新型所提供的框形结构，根据复合材料构件拓扑结构，按照模块化设计思路，将构件结构离散为多个构型不同的可拼接的构件单元，分别加工成型后，利用可拼接的构件单元预制拼接口22，21'，22”拼接，完成构件结构整体生产，可保证接口处的抗压强度，且该框形结构不影响不同构件单元之间的配合，例如，所述第二构件单元2，2'，2”的拼接口22，21'，22”一体成型于所述第二构件单元2，2'，2”上，解决了拼接位置与构件单元的外表面不平齐的问题，相当于增加了受力面，抗压强度更大，结构稳定性更强。本实用新型所提供的框形结构，其材质可以为各种复合材料，优选为碳纤维复合材料。
本实用新型所提供的框形结构应用于航空航天领域的中大型飞行器上时(主要可应用于主翼、尾翼、机体、副翼、方向舵、升降舵、桁架、刹车片等)，所述复合材料构件单元的拼接口一体成型在所述构件单元上，解决了接头位置与构件单元外表面不平齐的问题，增加了受力面，抗压强度更大，抗弯曲性能更好，结构稳定性更强，满足飞行器设计要求；所述构件单元为一体成型结构，适合于大面积、结构形式复杂构件的拼接，具有良好的工艺性。另外所述框形结构比强度和比模量高；耐疲劳性能好；减震性能好；自振频率高，同时框形结构有很强的吸振能力；具有各向异性及性能可设计性，可根据结构件的载荷分布及使用条件的不同，选取相应的构件单元数量及拼接方法来满足预定的要求，实现构件的优化设计；减磨、耐磨、自润滑性好，可用于制作飞行器上的耐磨构件。因此，所述框形结构也是飞行器的理想基材。所述框形结构还可应用于飞行汽车桁架结构，能够减轻重量，同时能够增加强度，采用复合材料能够方便一体成型加工，也进一步有利于轻量化。
以上对本实用新型所提供的框形结构及飞行汽车桁架结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920055878.3
申请日:2019-01-14
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:授权编号:CN209616814U
授权时间:20191112
主分类号:B60F 5/02
专利分类号:B60F5/02
范畴分类:32B;32E;
申请人:酷黑科技（北京）有限公司;北京理工大学
第一申请人:酷黑科技（北京）有限公司
申请人地址:102200北京市昌平区回龙观镇东大街338号创客广场A1-06-005
发明人:马伟标;刘若宸;徐彬;邢志强
第一发明人:马伟标
当前权利人:酷黑科技（北京）有限公司;北京理工大学
代理人:罗满
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类型名称:外观设计