一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构制造技术

本实用新型专利技术属于航空飞行器结构设计领域，具体涉及一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构；所述横梁结构由端板、加强筋、桁架、连接凸台、接头耳片通过增材制造技术一体成型；其中，端板的一部分与桁架、连接凸台共同构成横梁结构的横梁段，端板的另一部分与加强筋、接头耳片组成横梁结构的接头段。本实用新型专利技术所采用的增材制造技术可以制造带复杂型面的横梁结构，通过合理的设计与布置，可以快速成型制造刚度高、重量轻、结构体积小的任意形状的横梁，打破传统铸造机加工艺的限制，实现横梁、接头等结构的轻质高效整体化。接头等结构的轻质高效整体化。接头等结构的轻质高效整体化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构


[0001]本技术属于航空飞行器结构设计领域，具体涉及一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构。

技术介绍

[0002]现代航空飞行器由于功能扩展，需要在机身内部安装各种功能设备，为提供更充裕的设备安装空间，飞行器结构需要尽可能在满足结构承载前提下，减少结构体积和重量，减少结构零件数量，实现零件整体化和功能集成。
[0003]飞行器着陆架舱主要用于满足着陆架收放，舱内空间较为狭长，舱内结构需提供着陆架作动筒收放机构安装接口。目前常采用横梁结构布置于狭长的着陆架舱大梁之间，提高舱内结构稳定性，采用接头结构固定于着陆架舱大梁上，实现结构载荷传递。横梁结构、结构结构常见于通过金属机械加工成型，由于机加设备限制，横梁、接头结构中仍然存在材料过剩，造成结构增重。现代飞行器对结构零件轻量化、集成化要求逐渐提高，传统机械加工方式难以突破结构减重的瓶颈。

技术实现思路

[0004]技术目的：本技术提出一种刚度高、重量轻、结构体积小的基于增材制造的带接头的横梁结构。
[0005]技术技术解决方案：一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构，所述横梁结构由端板、加强筋、桁架、连接凸台、接头耳片通过增材制造技术一体成型；其中，端板的一部分与桁架、连接凸台共同构成横梁结构的横梁段，端板的另一部分与加强筋、接头耳片组成横梁结构的接头段。
[0006]优选的，横梁结构加强筋、桁架布置位置及形式通过拓扑优化确定，即在主传力路径上布置结构，并通过增材制造一体成型，实现结构轻质高效。
[0007]优选的，增材制造可采用梯度材料，根据应力分布布置满足要求的材料，降低结构重量。
[0008]优选的，加强筋、桁架内部可采用点阵结构，在保证结构承载效果前提下进一步降低结构重量，进一步提高结构的比刚度和比强度。
[0009]优选的，所述横梁结构横梁段可延伸，以便于与其他设备或结构连接，保证承载效果。
[0010]优选的，在接头耳片上可集成油阀，便于润滑油通过油阀注入耳片上的轴承，实现功能扩展。
[0011]本技术的积极效果：本技术所采用的增材制造技术可以制造带复杂型面的横梁结构，通过合理的设计与布置，可以快速成型制造刚度高、重量轻、结构体积小的任意形状的横梁，打破传统铸造机加工艺的限制，实现横梁、接头等结构的轻质高效整体化。
附图说明
[0012]图1是一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构示意图，
[0013]图2是本技术结构应用于机体结构的示意图；
[0014]其中：1－端板、2－加强筋、3－桁架、4－连接凸台、5－接头耳片、6－横梁结构。
具体实施方式
[0015]以下结合说明书附图及具体实施案例对本技术所提出的结构进行详细描述，如图1所示，为一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构的结构示意图，该结构由端板1、加强筋2、桁架3、连接凸台4、接头耳片5组成，所述端板1、加强筋2、桁架3、连接凸台4、接头耳片5由金属材料通过增材制造技术一体成型；其中，端板1的一部分与桁架3、连接凸台4构成横梁结构的横梁段，端板1的另一部分与加强筋、接头耳片组成横梁结构的接头段。
[0016]上述横梁结构中，所述端板1与横梁周边结构贴合，在端板1上制出螺栓安装孔，该安装孔用于横梁结构与其他结构之间的连接。
[0017]上述横梁结构中，所采用的加强筋2布置在接头段区域，为接头提供支撑，提高结构刚度。
[0018]上述横梁结构中，所述桁架3布置在横梁段区域，为横梁段主传力结构，为横梁提供支撑，提高结构刚度。
[0019]上述横梁结构中，所述连接凸台4布置在横梁段桁架3的上表面，用于横梁结构与周边结构或者设备连接，该连接凸台4优选位置为多条桁架交汇处或桁架上靠近端板1位置，以保证足够的连接强度。
[0020]上述横梁结构中，所述接头段的接头耳片5用于安装轴承，作动筒等结构通过轴承在接头耳片上转动。
[0021]所述横梁结构横梁段两端连接周围结构，提高结构稳定性，接头段安装轴承，通过轴承安装作动筒等结构，为了便于连接固定，在横梁结构两端端板1上开有多个安装孔。
[0022]实施案例：如图2所示为本技术的应用示意图，6表示本技术设计的横梁结构，横梁结构两端通过端板1与周边结构零件(机身舱段)连接，在横梁段布置桁架3实现结构传载，为横梁提供支撑，提高结构刚度。在桁架3中间，布置连接凸台4用于横梁与周边结构或者设备连接支持。在接头段布置接头耳片5，接头段用于安装轴承的结构，作动筒等结构通过轴承在接头耳片上转动。在接头耳片5附近布置加强筋2，为接头提供支撑，提高结构刚度。通过增材制造技术，横梁结构可以根据使用需求任意设计且不会因为工艺残留引起增重，可以实现结构轻量化目标。
[0023]实施过程中，横梁结构的加强筋2、桁架3的布置位置及形式通过拓扑优化确定，即在主传力路径上布置加强筋2和桁架3，并通过增材制造一体成型，实现结构轻质高效。
[0024]实施过程中，加强筋2、桁架3内部可采用点阵结构，在保证结构承载效果前提下进一步降低结构重量，进一步提高结构的比刚度和比强度。
[0025]所述横梁结构的横梁段横梁结构横向长度和高度都可以根据需求增加或者减少，以便于与其他设备或结构连接，保证承载效果。
[0026]与此同时，在接头耳片上可集成油阀，便于润滑油通过油阀注入耳片上的轴承，实
现功能扩展。
[0027]本技术所提出的横梁制造成型时，增材制造可采用梯度材料，根据应力分布布置满足要求的材料，从而降低整体结构重量。
[0028]综上所述，本技术一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构，受力形式好又减少加工残留便于实现结构轻量化；零件增材制造技术，可以实现功能扩展并且成型容易，满足功能设计要求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构，其特征在于：所述横梁结构由端板、加强筋、桁架、连接凸台、接头耳片通过增材制造技术一体成型；其中，端板的一部分与桁架、连接凸台共同构成横梁结构的横梁段，端板的另一部分与加强筋、接头耳片组成横梁结构的接头段。2.根据权利要求1所述的基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构，其特征在于：横梁结构的加强筋、桁架布置位置及形式通过拓扑优化确定。3.根据权利要求1所述的基于増材制造的轻质高刚度带接头的横梁结构，其特征在于：增材制造采用梯度材料，根据应力分布布置满足要求的材料。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓越，丁涛，王彤，李江海，甘学东，李黎，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所，
类型：新型
国别省市：