桁架端垫装配的制作方法
桁架端垫装配的制作方法
【专利摘要】一种用于连接结构的机械装配，其包括基部结构(504)和板构件(506,508)。所述机械装配还包括以与所述基部结构的预定间隔支撑所述板构件的支撑结构(510,514)。所述支撑结构包括桁架结构。
【专利说明】桁架端垫装配
【技术领域】
[0001]本公开涉及飞行器、宇航飞船、其他交通工具和其他结构，以及尤其是涉及连接两个结构，并将所述两个结构之间的轴向负荷以最小弯曲和剪应力转移到装配中的桁架端垫装配。
【背景技术】
[0002]结构，例如飞行器、土木结构和其他大型结构可以从配件建造，所述配件可以依次从子配件建造。在这样的结构中，在一个配件与毗邻的配件或子配件之间传递大的负荷往往是必要的。例如，飞行器机翼的一个半翼展可以被连接到机身的结构。在机翼由于作用于机翼的向上的空气负荷而向上弯曲时，压应力在机翼上表面中产生，并且张力负荷在机翼下表面中产生。在机翼根据机翼设计被连接到飞行器机身或另一个半翼展的机翼根部，从一个结构到另一个结构转移大的压缩或张力负荷会是必要的。由于本文所述的原因，转移张力负荷比转移压缩负荷更有挑战性。常常被用于传递这些负荷的结构细节或机械设备通常被称为张力夹或张力装配。这类装配的不同类型的示例在图1-4中示出。这类装配的各种组件的维度可以广泛变化。不同的装配类型可以包括如本文所述的相似组件。图1示出了可用于连接结构中的现有技术的角夹100的示例的透视图。角夹100可以包括端垫102。端垫102可以包括形成在所述端垫中的用于接收例如螺栓或其他类型紧固件的紧固件106的开口 104。紧固件106可以包括柄部109和头部110。开口 104的尺寸被设计防止紧固件106的头部110穿过开口 104。端垫102可以是通过类似于在图2B中示出的剪切力和弯曲力或负荷而承载紧固件负荷到任何相邻壁的板。通常，端垫102的形状是大致四边形的，例如是大致长方形的。
[0003]紧固件106或螺栓可以将角夹100或其他装配连接到毗邻结构上的配合装配。角夹100或其他装配可以紧靠毗邻结构上的配合装配。紧靠被附连到毗邻结构的配合装配的装配的示例在图14中示出。
[0004]本文所述的所有张力夹和装配具有关于它们如何在两个结构之间传递张力负荷的共同的特定特征:张力负荷通过被附连(或整合)到一个结构的装配的壁从所述结构被传递到所述装配，并且这些负荷经由张力紧固件(或多个紧固件)被传递到另一个结构。图2B示出了作用于侧壁上的张力和沟槽张力夹的张力紧固件柄部109。因此，对于一对配合装配，其高度负荷使得端垫弯曲并且两个相邻装配之间的侧壁彼此分开，负载路径可以被描述如下:张力负荷从一个结构行进到一个装配的侧壁中，再行进到该装配的端垫，通过张力螺栓行进到相邻装配的端垫中，接着到达所述相邻装配的侧壁，以及接着到达相邻结构。
[0005]角夹100可以包括可以基本垂直于端垫102和基本平行于紧固件106或螺栓的轴线伸出的相邻的壁或侧壁108。包括具有相邻侧壁的四边形端垫102的四个侧面中的三个的装配被称为沟槽装配。包括三个相邻侧壁402、404和406的沟槽装配400的示例在图4中示出。沟槽装配的侧壁406也被称为底面。如果仅在共有拐角中相遇的两个侧面被接合到端垫102，则所述装配被称为角装配。包括两个相邻接合的侧壁302和304的角装配300的示例在图3中示出。如果只有所述四边形的一个侧面被接合到侧壁，则所述装配被称为如图1所述的角夹100。如果四边形端垫102的两个相对侧面每个都接合到侧壁202和204，则所述装配被称为沟槽张力夹。沟槽张力夹200的示例在图2A中被示出，其具有两个相对的侧壁202和204。
[0006]基于重量有效性，沟槽张力装配比沟槽装配更有效，沟槽装配进而比角装配更有效，角装配进而比沟槽或角夹更有效。虽然加工成本的确影响沟槽装配和沟槽张力夹的设计，但最小化飞行器的任何结构组件或用于外层空间的结构的重量是非常期望的。这是因为在所述结构的寿命中，交通工具的每个部件的每个重量单位表示具有关联的成本的很大量的燃料。由于重量减轻允许交通工具总重量的减小，因此还可以存在其他的好处或优点，例如像制造和维护成本。参照图1-4描述的装配的设计根据例如轴向负荷、紧固件或螺栓相对于相邻壁的位置以及装配的材料特性等参数产生具有特定重量的部件。因此，存在对能够减轻部件或配件的重量而不牺牲结构完整性或带来高昂的制造或维修成本的装配和其他组件的需要。
[0007]此外，如图2B的箭头206所示，来自紧固件106或螺栓的轴向负荷通过夹紧端垫102的紧固件头部110的机构也被传递到如图2B中主要说明的端垫102中。从那里，负荷通过合并的剪切力和弯曲力被传递到侧壁202和204。换句话说，端垫102表现类似于横梁。由于通过弯曲从一个点到另一个点传递的负荷不像通过轴向力传递负荷那么有效，使用弯曲的板传递负荷存在固有的低效率。
[0008]螺栓的使用迫使连接中的一定量的偏心度。由于所述螺栓具有通常是螺栓柄部的直径的1.6倍的头部，侧壁与螺栓轴线的距离不能比螺栓直径的0.8倍更近。不过，所述装配也需要在端垫102与侧壁108、202、204、302、304、402、404和406的接合处构造宽大的圆角半径以消除裂缝，进一步增加偏心度。此外，除非使用内套筒头(sockethead)，否则配备在螺栓头部上方的套筒扳手是必要的。这个最小偏心度迫使端垫具有特定的最小尺寸。对于横梁，增加的长度产生增加的应力，这产生低效率。
[0009]传统张力装配和夹子中的张力螺栓的尺寸往往被设计为具有大的直径，以便增加装配端垫弯曲强度。通过降低在端垫中引起的力矩(具体地，通过降低有效的端垫“杠杆臂”长度、螺栓的边缘与装配壁之间的跨距)，更大的螺栓头部增加了装配的强度。不过，这种增加装配强度的方案产生重量损失。频繁使用的重量大的螺栓最终变为具有比装配自身更大的拉伸能力，这产生结构的低效率。
[0010]装配的几何形状和通过端垫102到达侧壁的负荷路径需要高应力的位置，这是由于弯曲穿过侧壁202和204被接合到端垫102的拐角。结构的这个区域具有如图2B所示的用于负荷的高应力集中系数。因此，即使提供宽松的圆角半径，装配也很容易在这些位置疲劳开裂。
[0011]由于装配通常由板制造或挤压成形，通常存在圆角210，例如图2B中的圆角210，为此，最大应力的方向被取向在如图2B所示的板212的短横向材料的方向中。这种材料方向通常是最弱和最脆的方向。由于不可避免在这个方向中加载至少一个圆角，选择不是那么脆的金属合金是必要的。不过，这种附加延展性的代价是最终强度的降低。可允许的应力的这种降低导致了装配的低效率的加剧。
[0012]螺栓由柄部和头部组成。柄部具有接受被旋拧到螺栓上的螺母的螺纹部，以及无螺纹部。在轴向张力负荷下，最大应力的位置出现在第一螺纹下的净面积处。因此，无螺纹区域中的螺栓材料未被加载到所述材料的极限能力，这是因为其受螺纹下的净面积的限制。此外，螺纹引入由于螺纹产生的缺口引起的应力集中。因此，具有螺纹的螺栓本身具有固有的低效率。如果这些效应不存在的话，这种低效率迫使螺栓的直径大于其已经具有的直径，这反过来迫使端垫比其否则所需要的宽度更宽。因此，螺栓的低效率对装配的放置具有复合效应。这种复合效应也在相反方向上起作用。接合中的增加的偏心度使得弯曲力被施加于螺栓。由于螺栓承受这些弯曲力矩，因此螺栓直径需要被增加以保持这些弯曲力矩。因此，增加的螺栓尺寸产生甚至更大的偏心度，这增加了螺栓尺寸。
[0013]装配从单个材料加工、锻造或挤压成形。装配的特定部件被加载张力，而其他部件被加载压缩或剪切力。用于当前装配的材料被选择以在所述装配的不同部件中处理这些不同的负荷。这会产生低效率，例如装配的额外重量和成本。因此，考虑到由装配的不同部分承载的不同的负荷，需要能够更有效承载张力和压缩负荷以及同时提供减小的重量和成本的装配。
【发明内容】
[0014]根据一个实施例，用于连接结构的机械装配可以包括第一板、端板或基部结构以及第二板或板构件。机械装配还可以包括支撑结构，该支撑结构以距端板或基部结构的预定间隔支撑板构件。
[0015]根据另一个实施例，用于连接结构的机械装配可以包括第一板、端板或基部结构以及第二板或板构件。所述机械装配还可以包括用于附连到结构的从端板或基部结构延伸的至少一个侧壁。所述机械装配可以额外地包括在所述板构件与由至少一个侧壁和基部结构形成的顶点之间延伸的第一斜板。第一斜板可以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸。所述机械装配可以进一步包括在所述板构件与基部结构之间延伸的第二斜板。第二斜板可以相对于所述端板的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0016]根据另一个实施例，用于连接结构的方法可以包括，通过机械装配的基部结构中的开口接收紧固件的一端，以将紧固件紧固到配合的机械装配。所述方法还可以包括由机械装配的板构件保留紧固件的相对端。所述紧固件的相对端适于由所述板构件保持。所述方法可以额外地包括在所述板构件与基部结构之间延伸第一斜板。第一斜板可以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸。所述方法可以进一步包括在所述板构件与基部结构之间延伸第二斜板。第二斜板可以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0017]根据又一个实施例，用于连接结构的机械装配可以包括:基部结构；板构件；以及以距基部结构的预定间隔支撑板构件的支撑结构。
[0018]有利地，所述机械装配可以进一步包括:紧固件；以及形成在板构件中的用于接收紧固件的孔，其中所述紧固件适于将所述机械装配附连到另一个机械装配；其中所述支撑结构包括桁架结构；其中所述桁架结构包括:在所述板构件与基部结构之间延伸的第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及在所述板构件与基部结构之间延伸的第二斜板，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0019]所述机械装配进一步包括:从所述基部结构延伸的至少一个侧壁，其中所述第一斜板在所述板构件与由所述基部结构与至少一个侧壁形成的顶点之间延伸；至少另一个侧壁，其从所述基部结构延伸，其中所述第二斜板在所述板构件与由所述基部结构与所述至少另一个侧壁形成的顶点之间延伸；其中所述第一预定角度和第二预定角度是相等角度和不相等角度中的一个；其中所述基部、板构件、第一斜板和第二斜板由相同材料整体形成；其中所述第一斜板和第二斜板与所述板构件整体形成；以及，其中所述第一斜板和第二斜板由一种材料形成，该材料包含与形成基部结构的材料相比，在所述基部结构与板构件之间更耐压缩的机械特性。
[0020]所述机械装配进一步包括:从所述基部结构的一个侧面延伸的第一侧壁；从基部结构的距所述第一侧壁的相对侧面延伸的第二侧壁；被附连到所述板构件的带状物；第一斜板，所述第一斜板包括紧靠由所述带状物与板构件形成的顶点的第一端部和紧靠由第一侧壁与所述基部结构形成的顶点的相对端部，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及第二斜板，所述第二斜板包括紧靠由所述带状物与所述板构件形成的顶点的第一端部和紧靠由所述基部结构与第二侧壁形成的顶点的相对端部，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0021]所述机械装配进一步包括:从所述基部结构的一个侧面延伸的第一侧壁；从基部结构的距所述第一侧壁的相对侧面延伸的第二侧壁；条状物；分叉带状物，所述分叉带状物在所述条状物周围延伸以定义所述板构件，并且包括从所述条状物延伸的第一带状物分段和第二带状物分段；第一斜板，所述第一斜板包括紧靠在所述条状物周围的带状物的第一端部和紧靠由所述第一侧壁与所述基部结构形成的顶点的相对端部，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；第二斜板，所述第二斜板包括紧靠在所述条状物周围的带状物的第一端部和紧靠由所述基部结构与第二侧壁形成的顶点的相对端部，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸；以及被布置在第一带状物分段和第二带状物分段之间以将带状物保持在适当位置的凸轮。
[0022]根据又一个实施例，公开了用于连接结构的机械装配，所述机械装配包括:基部结构；板构件；用于附连到结构的从所述基部结构延伸的至少一个侧壁；在所述板构件与由所述至少一个侧壁和所述基部结构形成的顶点之间延伸的第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及第二斜板，所述第二斜板在所述板构件与所述基部结构之间延伸，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0023]有利地，所述机械装配进一步包括:紧固件，其中所述板构件适于保持所述紧固件；以及在基部结构中的开口，所述开口延伸所述紧固件穿过用于将机械装配连接到配合的机械装配的基部结构，以便将所述结构连接到另一个结构，其中压缩负荷被施加到第一斜板和第二斜板，作为对将所述机械装配连接到配合装配的响应；其中所述结构和另一个结构包括飞行器的结构；其中所述第一斜板和第二斜板与所述板整体形成；以及，其中所述第一斜板和第二斜板由一种材料形成，该材料包含与形成基部结构的材料相比，在所述基部结构与板构件之间更耐压缩的机械特性。
[0024]根据又一个实施例，公开了用于连接结构的方法，所述方法包括:接收穿过机械装配的基部结构中的开口的紧固件的一个端部，使所述紧固件紧固到配合的机械装配；由所述机械装配的板构件保留所述紧固件的相对端部，其中所述紧固件的相对端部适于由所述板构件保持；在所述板构件与所述基部结构之间延伸第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及在所述板构件与所述基部结构之间延伸第二斜板，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸；其中所述机械装配包括从所述基部结构延伸的侧壁，以及其中所述方法进一步包括将飞行器的结构附连到所述侧壁。
[0025]如由权利要求唯一限定的，在结合附图阅览了的本公开的下列非限制性【具体实施方式】后，本公开的其他方面和特征对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]下列【具体实施方式】涉及附图，所述【专利附图】
【附图说明】了本公开的具体实施例。具有不同结构和操作的其他实施例未偏离本公开的范围。
[0027]图1示出可用于连接结构中的现有技术的角夹的示例的透视图。
[0028]图2A示出可用于连接结构中的现有技术的沟槽张力夹的示例的透视图。
[0029]图2B示出在图2A中的现有技术的沟槽张力夹的俯视图，其说明了沟槽张力夹上的力或负荷和夹内的内部张力和压缩应力。
[0030]图3示出用于连接结构中的现有技术的角装配的示例的透视图。
[0031]图4示出用于连接结构中的现有技术的沟槽装配的示例的透视图。
[0032]图5A示出根据本公开的实施例的用于连接包括端垫支撑结构的结构的机械装配的示例的透视图。
[0033]图5B示出包括图5A的桁架端垫装配的桁架沟槽张力夹的俯视图，其说明了张力夹和桁架端垫装配上的力或负荷以及所述装配内的内部张力和压缩应力。
[0034]图6示出根据本公开的实施例的桁架端垫机械装配和配合的桁架端垫机械装配连接结构的俯视图。
[0035]图7示出根据本公开的另一个实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽张力夹的示例的俯视图。
[0036]图8示出根据本公开的又一个实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽张力夹的示例的俯视图。
[0037]图9示出根据本公开的又一个实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽张力夹的示例的俯视图。
[0038]图10示出根据本公开的实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽装配的示例的俯视图。
[0039]图11示出根据本公开的实施例的不具有趾部区域和包括桁架端垫装配的桁架沟槽装配的示例的透视图。
[0040]图12示出根据本公开的另一个实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽装配的示例的透视图。[0041]图13A示出根据本公开的实施例的包括桁架端垫装配的桁架角装配的示例的透视图。
[0042]图13B示出沿图13A的线13B-13B提取的示例性桁架角装配的端视图，其说明了装配内的内部张力和压缩应力。
[0043]图14示出被紧固在一起用于连接两个结构的一对现有技术的角张力夹的俯视图。
[0044]图15A示出根据本公开的实施例的包括用于接合两个结构的桁架端垫支撑结构的一对桁架角张力夹的俯视图。
[0045]图15B示出图15A的一对桁架角张力夹的俯视图，其说明了张力夹和桁架端垫装配上的力或负荷以及装配内的内部张力和压缩应力。
[0046]图16示出被紧固在一起用于连接两个结构的一对现有技术的角张力装配的俯视图。
[0047]图17A示出根据本公开的实施例的包括用于接合两个结构的桁架端垫支撑结构的一对桁架角张力装配的俯视图。
[0048]图17B示出图17A的一对桁架角张力装配的俯视图，其说明了桁架角张力装配上的力或负荷以及所述装配内的内部张力和压缩应力。
[0049]图18A-18E中的每个示出根据本公开的实施例的包括矩形多边形桁架端垫装配的不同装配的俯视图。
[0050]图18F、18G、18H、18I和18J中的每个示出根据本公开的实施例的端板被移除或更改的不同装配的轴侧视图。
[0051]图19A-19E中的每个示出根据本公开的实施例的包括不规则形状的桁架端垫装配的不同装配的俯视图。
[0052]图20A示出根据本公开的实施例的另一个桁架沟槽装配的一部分的透视图。
[0053]图20B示出图20A的示例性桁架沟槽装配的平面图，其示出了两个配合的装配。
[0054]图20C示出图20B中沿线20C-20C提取的示例性桁架沟槽装配的横截面视图。
[0055]图20D示出图20B中沿线20D-20D提取的示例性桁架沟槽装配的横截面视图。
[0056]图20E示出图20B中沿线20E-20E提取的示例性桁架沟槽装配的端视图。
[0057]图21示出根据本公开的实施例的用于桁架端垫装配中的斜板的示例。
[0058]图22A-22J中的每个示出根据本公开的不同实施例的沿图21的线22A-22J提取的斜板的不同横截面的示例。
[0059]图23示出根据本公开的实施例的用于将第一结构连接到至少另一个结构的方法的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0060]下列【具体实施方式】涉及附图，所述【专利附图】
【附图说明】了本公开的具体实施例。具有不同结构和操作的其他实施例未偏离本公开的范围。相同的附图标记可以指不同附图中的相同元件或组件。
[0061]图5A示出根据本公开的实施例的可用于连接包括端垫支撑结构502的结构的机械装配500的示例的透视图。图5A中的示例性机械装配500是桁架沟槽张力夹类型的机械装配。支撑结构或端垫支撑结构502将参照桁架沟槽张力夹类型的机械装配进行初步描述；但是端垫支撑结构502或其变体可以结合本文所述或本领域技术人员所理解的其他类型装配使用。机械装配500可以包括第一板、端板或基部结构504和第二板或板构件506。端垫支撑结构502或端垫支撑结构以距基部结构504的预定间隔支撑第二板或板构件506。基部结构504和板构件506可以彼此基本平行，但这不是必须的。例如，板构件506可以相对于基部结构504的平面的预定角度取向。
[0062]端垫支撑结构502可以包括桁架支撑结构508或类似的结构。桁架支撑结构508可以包括在板构件506与基部结构504之间延伸的第一斜板510。第一斜板510以相对于在图5B中的线512示出的基部结构504的平面的第一预定角度Θ从基部结构504延伸。
[0063]桁架支撑结构508也包括在板构件506与基部结构504之间延伸的第二斜板514。第二斜板514可以相对于基部结构504的平面512的第二预定角度#从基部结构504延伸。第一预定角度Θ和第二预定角度S可以彼此相等，或者在其他实施例中，可以是类似于在图9中示出的不同角度。
[0064]机械装配500还可以包括紧固件516。紧固件516可以是螺栓或类似于本文所述的其他类型的紧固件。孔或开口 518可以在基部结构504中形成用于接收紧固件516。另一个孔或开口 520可以在板构件506中形成用于接收紧固件516。紧固件516可以适于将机械装配500附连到类似于在图6、15A和17A中示出的配合的机械装配。
[0065]机械装配500可以包括从基部结构504延伸的至少一个侧壁。在这种构造中，机械装配500将表示类似于在图15A和15B中示出的每个配合的角夹桁架装配的角夹桁架装配。如图5A和5B所示的机械装配500或桁架沟槽张力夹包括第一侧壁522和第二侧壁524。侧壁522和524可以从基部结构504的相对端部在端垫支撑结构502或桁架支撑结构508中的任一侧上延伸。第一斜板510可以在板构件506与由基部结构504和第一侧壁522形成的顶点526之间延伸。第二斜板514可以在板构件506与由基部结构504和第二侧壁524形成的顶点528之间延伸。因为桁架支撑结构508通过内部张力和压缩负荷分解力的系统，并最小化构件504、510和514中的弯曲力矩，所以会有更少的力矩被转移到侧壁522和524中。由于这个原因，与例如图1-4所示的传统机械装配相比，侧壁522和524可以更薄。
[0066]根据不同实施例，桁架支撑结构508可以替换例如图1-4所示的传统张力装配中的端垫及其任意变体中的端垫，或除了本文所示和所述的机械装配中的端垫以外的类型的机械装配中的端垫。
[0067]图5B示出包括图5A的桁架支撑结构508的机械装配500的俯视图，其说明了机械装配500和桁架支撑结构508上的力或负荷以及机械装配500内的内部张力和压缩应力。斜板510和514经由平行于紧固件516或张力螺栓作用的负荷组件将紧固件或螺栓张力负荷传递到侧壁522和524。由于倾斜，这些斜板510和514也将负荷的水平分量传递到顶点526和528中。在侧壁522和524中的负荷分量是如图5B中的箭头530和532所示的张力负荷分量。斜板510和514仅承受如图5B中的箭头534和536所示的压缩负荷。端板或基部结构504承受由斜板510和514传递的基本垂直于紧固件516作用的水平负荷分量。基部结构504仅承受如图5B中的箭头538和540所示的张力负荷。
[0068]分别向图1-4中的现有技术的端板机械装配中的紧固件102或螺栓施加张力，当端板102类似于如图14所示的抵靠配合的装配的端板102邻接时，将所述装配的端板102置于压缩。在机械装配500中，如图5B所示和先前描述的，所述螺栓或紧固件张力通过倾斜的构件510和514以轴向压缩作用。斜板510和514也可以被称为压缩构件或金字塔边。在紧固件516附近的机械装配500的比例和维度被形成为使得所述螺栓张力不会将明显的弯曲力矩施加到斜板510和514中或桁架结构508的压缩构件中。
[0069]在斜板510和514或压缩构件中的力是基部结构504和在每个侧壁522和524处的侧壁的反作用。斜板510和514中的力的垂直分量仅由侧壁522和524承受。斜板510和514中的力的水平分量由基部结构504承受。
[0070]在5A和5B所示的示例性实施例中，紧固件516在两个侧壁522与524之间的中间位置。每个侧壁522和524将大致承受紧固件516中的张力的一半。由基部结构504承受的负荷的幅度将根据每个斜板510和514与基部结构504之间的角度Θ和β而改变。大的角度Θ或#将产生由基部结构504承受的更少的力。更小的角度Θ或θ将产生由基部结构504承受的更多的力。
[0071]斜板510和514、基部结构504以及侧壁522和524的交叉点的几何形状可以被形成为以便每个构件的中间表面会聚在公共交叉点。如图5Β所示，虚线被示出从在公共点542会聚的斜板514、基部结构504和侧壁524的中间表面向下延伸。这种布局最小化因在力的位置不以这种方式排成一线的情况下将发生的偏心度而产生的压缩的斜板510和514、基部结构504以及侧壁522和524中的弯曲力矩。
[0072]图6示出根据本公开的实施例的桁架端垫机械装配600和配合的桁架端垫机械装配602连接结构606和608的示例的俯视图。在图6中示出的示例性桁架端垫机械装配600和602中的每个类似于桁架沟槽张力夹类型的机械装配500，该桁架沟槽张力夹类型机械装配500包括类似于参照图5Α和5Β所述的桁架支撑结构508。桁架端垫机械装配600和602可以如图6所示彼此抵靠邻接。紧固件516或张力螺栓将两个装配600和602连接在一起。侧壁522和524也可以支撑结构。在如图6所示的示例中，桁架端垫装配602的侧壁522支撑结构606，并且桁架端垫装配602的侧壁522支撑结构608。结构606和608可以通过紧固件或其他合适的附连机构附连到侧壁522。结构606和608可以是飞行器的结构、配件或子配件，或例如桥梁、建筑物或其他土木结构的结构。结构606与608之间可以存在间隙G。
[0073]桁架端垫机械装配600可以从类似于参照图5Α和5Β所示说明的示例性机械装配500的单片材料制成，或所述装配可以由不同组件形成。图7示出根据本公开的另一个实施例的桁架端垫机械装配700的示例的俯视图，其包括作为分离的组件的桁架支撑结构708。桁架支撑结构708可以包括与端板或基部结构704以及侧壁722和724分离地整体形成的第二板或板构件706以及第一和第二斜板710和714。斜板710和714中的每个的端部可以邻接或接触由基部结构704与侧壁722和724中的每个形成的顶点726和728。
[0074]桁架支撑结构708可以由与基部结构704以及侧壁722和724不同的材料制成。材料可以被选择用于桁架支撑结构708，使得第一和第二斜板710和714由一种材料形成，该材料具有处于压缩的有利的机械特性，或与可以被选择形成基部结构704以及侧壁722和724的材料相比，具有更耐基部结构704与板构件706之间的压缩力或负荷的机械特性。同样，用于基部结构704以及侧壁722和724的材料可以被选择以在张力负荷或力下提供有利的机械特性或更耐张力负荷或力。
[0075]此外，具有不同特性例如不同电气、导电、热、绝缘或其他有利特性的材料可以根据所述装配的应用或使用被选择形成桁架支撑结构708和基部结构704以及侧壁722和724。桁架支撑结构708也可应用于其他类型的机械装配。桁架支撑结构708也可以被称为压缩构件。倾斜构件710和714的横截面面积可以在所述构件接触顶点730和732的所述构件的端部处增加。这种附加面积可以降低构件710、714以及靠近顶点730和732的材料中的承载应力。此外，倾斜构件710和714的端部的增加的半径可以配合圆角半径734和736，进一步降低基部结构704中的应力集中。此外，包括但不限于喷丸硬化、润滑剂和涂层的表面处理可以保护基部结构704、圆角半径745和736以及桁架支撑结构708之间的接触表面。而且，桁架支撑结构708可以由电绝缘材料制成，这在特定应用中可能是有利的。
[0076]图8示出根据本公开的进一步实施例的包括桁架支撑结构808的桁架端垫机械装配800的示例的俯视图。桁架端垫机械装配800可以类似于机械装配500和700，除了紧固件516或螺栓可以被另一种类型的张力构件例如带状物816或其他类型的张力构件替换以夕卜。另一个不同可以是斜板810和814或压缩构件不与第二板或板构件806整体形成。张力构件或带状物816相对于螺纹螺栓的一个优点是带状物816消除了螺纹并且因此使带状物816可以更有效。为了向张力构件或带状物816添加张力，力可以如箭头834所示被施加于带状物816，以诱发张力到带状物816中以及压缩到压缩构件或斜板810和814中。
[0077]带状物816可以如图8所示与板构件806整体形成，或板构件806可以通过某些机构被附连到带状物816。第一斜板810可以包括紧靠由带状物816与板构件806形成的顶点的第一端部826。第一斜板810的相对端部828紧靠由第一侧壁822与端板或基部结构804形成的顶点。第一斜板810可以相对于基部结构804的平面的第一预定角度Θ从基部结构804延伸。
[0078]第二斜板814可以包括紧靠由带状物816与板构件806形成的顶点的第一端部830。第二斜板814的相对端部832可以紧靠由桁架端垫机械装配800的基部结构804与第二侧壁824形成的顶点。第二斜板814可以相对于基部结构804的平面的第二预定角度θ从基部结构804延伸。带状物816和第一与第二斜板810与814也可以适用于其他类型的机械装配。
[0079]图9示出根据本公开的又一个实施例的包括桁架支撑结构908的桁架端垫机械装配900的示例的俯视图。桁架端垫机械装配900可以类似于图5Α中的机械装配500，除了紧固件916可以更靠近侧壁中的一个，并且桁架支撑结构908可以是类似于图9所示的偏离中心的。桁架端垫机械装配900可以包括侧壁924，该侧壁924可以关于另一个侧壁922与紧固件916到相应侧壁922和924的距离成比例地更厚。此外，倾斜构件910和914的角度将相对于端板或基部结构904的平面是不同的，并且倾斜构件910和914的厚度可以改变以适应不同的压缩负荷。倾斜构件910和914的角度和厚度可以被调整为保持机械装配900的最小重量和最小化由偏心度产生的任何力矩。
[0080]参照图5-9描述的支撑结构或桁架支撑结构508-908也可应用于其他类型的装配。图10示出根据本公开的实施例的包括桁架支撑结构1008的桁架沟槽装配1000的示例的俯视图。桁架沟槽机械装配1000包括在侧壁1022与1024之间的毗邻的侧壁或底板1026。否则，桁架沟槽装配1000类似于参照图5Α和5Β描述的机械装配500。因为斜板1010和1014或压缩构件的宽度从接近螺栓1016的更小宽度“W1”变化到接近侧壁1022和1024的更大宽度“W2”，所以斜板1010和1014的厚度也可以从接近螺栓1016的更厚的维度变化到更薄的维度或接近每个侧壁1022和1024的厚度。斜板1010和1014或压缩构件的宽度和厚度可以变化，使得斜板1010和1014的横截面面积可以是基本恒定的。
[0081 ] 本文所述的示例性桁架端垫装配可以为结构的连接提供趋近结构的母体材料的硬度或刚度。这可能是因为本文所述的示例性桁架端垫装配提供从张力构件(例如，紧固件或螺栓)通过斜板或压缩构件到端板或基部结构的面积中的直接负荷路径，所述端板或基部结构的面积紧靠毗邻的镜面或附连张力构件的相对端部的配合的装配，类似于图6所示。因此，不再需要通常在现有技术的装配中要求的“趾部”面积，例如在图4中的趾部面积408。开口 1028示出趾部面积的去除。
[0082]图11示出根据本公开的实施例的不具有趾部面积和包括桁架端垫结构1108的桁架沟槽装配1100的示例的透视图。开口 1102示出被去除的趾部面积。来自所述紧固件或张力构件1116的力通过斜板1110和1114或压缩构件直接传递到端板或基部构件或结构1104以及侧壁1122和1124中。力的纵向分量由侧壁1122和1124通过剪切力传递到底面1126。桁架沟槽装配1100可以有效地夹住在斜板1110和1114与侧壁1122和1124的交叉点处的另一侧面上的毗邻的镜面装配，并且不像不具有本文所述的桁架结构的现有技术的端垫装配那样被夹在螺栓或紧固件的位置。
[0083]如前所述，现有技术的装配的限制是防止在圆角半径处过早开裂的底面与端板或端垫之间的圆角半径的尺寸。图11中的示例性桁架沟槽装配1100通过形成开口去除趾部面积而消除基部构件或结构1104与底面1126之间的接合，从而避免了这种不足。因为所述负荷路径不再在张力构件1116与底面1126之间直接行进，所以这两个元件的交叉点已经被去除。而且，由于所述装配的该部分的材料存在低应力，(如果有应力存在的话)，并且所述材料的存在对所述装配的任何其他部件的稳定性不是必需的，因此接近所述装配的前部的底面中的材料可以被去除，以形成开口 1102，从而具有在图10和11中的实施例中示出的“成扇形的”特征。
[0084]这种概念也可以被用于处理更大的偏心度，例如图12中具有大偏心度的螺栓1216的示例性桁架沟槽装配1200。图12示出根据本公开的另一个实施例的包括偏心的桁架端垫结构1208的桁架沟槽装配1200的示例的透视图。在这个实施例中，像桁架一样起作用的侧面构件1222和1224替换图11中的固态侧壁1122和1124。在这种装配中，就像在图11中示出的桁架沟槽装配1100中一样，螺栓1216张力负荷通过压缩构件1210和1214传递到侧面构件1222和1224，但不是通过剪切力将所述负荷转移到底面1226，所述负荷通过侧面构件1222和1224以轴向张力传递。所述轴向张力之后被剪切到桁架沟槽装配1200的端部1228附近的底面1226中。
[0085]由于桁架支撑结构1208的更高的偏心度，会需要水平构件以防止桁架沟槽装配1200在扇形1202附近的底面1226展开。如果在基部构件或结构1204中的孔1218是密切配合的孔，则存在传输横向负荷到桁架沟槽装配1200中的可能性。松配合的孔1218在图12中示出，以避免将横向负荷传输到桁架沟槽装配1200中的可能性。在这种情况下，对角线构件1230和1232可以如图12所示被添加，以有效转移这种横向负荷。
[0086]图13A示出根据本公开的实施例的包括桁架端垫结构1308的桁架角装配1300的示例的透视图。图13B示出沿线13B-13B提取的图13A的示例性桁架角装配1300的端视图。图13B也示出在端板1304以及斜板1310和1314中的内部张力和压缩应力。类似于本文所述的其他机械装配，螺栓1316或其他紧固件中的张力被两个斜板1310和1314或压缩构件传递到基部结构1304以及侧壁1322和1324中。在图13A和13B所示的桁架角装配1300中，被压缩构件1310和1314或斜板传输到侧壁1322和1324中的力由此分别被侧壁1322和1324的上外弦1326和1328传递到桁架角装配1300的端部1320，所述侧壁1322和1324接近桁架角装配1300的端部1320相遇或集合。
[0087]图14示出被紧固在一起用于连接两个结构1400和1402的一对现有技术的角夹100的俯视图。角夹100类似于参照图1描述的角夹100。图15A示出根据本公开的实施例的一对桁架角张力夹1500的俯视图,该一对桁架角张力夹1500中的每个包括用于接合两个结构1504和1506的桁架端垫支撑结构1502。图15B示出图15A的一对桁架角张力夹1500的俯视图，其说明了桁架角张力夹1500和桁架端垫支撑结构1502上的力或负荷以及装配的构件内的张力和压缩应力。每个桁架角张力夹1500可以包括基部构件或基部结构1508和板构件1510。第一斜板1512和第二斜板1514或压缩构件可以在板构件1510与基部结构1508之间延伸。桁架角张力夹1500可以被张力构件1516或螺栓夹在一起。每个桁架角张力夹1500包括从基部结构1508延伸的侧壁1518。每个侧壁1518可以基本垂直于基部结构1508延伸，但是根据应用，侧壁1518可以某些其他角度从端板1508延伸。桁架端垫支撑结构1502消除了张力构件1516的弯曲。因此，张力构件1516可以被制造得比与图14中的现有技术的角夹100关联的张力构件更小。此外，侧壁1518的厚度可以相比侧壁108被减少，如图15A和15B对比图4所示，这是因为相对于图14中的现有技术的角夹100，弯曲应力被桁架端垫支撑结构1502充分最小化。
[0088]如图15A和15B所示，在桁架端垫结构1502的一个侧面上的斜板1512或压缩构件不具有侧壁或毗邻于所述结构的垂直腿形件。这是不重要的，因为桁架装配的目的是在两个装配之间的配合表面处牢固地将两个侧壁1518夹紧到一起。斜板1512和1514或压缩构件仅在要求对称时存在，以便在张力构件1516的头部和沿基部构件或结构1508的配合表面的力是平衡的。除了净水平力以外，斜板1512-1514存在力平衡。净水平力由被拉伸的一对基部结构1508平衡。
[0089]如图15A和15B所示的斜板1512和1514或压缩构件布局也可以应用于角装配、沟槽装配和其他机械装配。图16示出被紧固在一起用于连接两个结构1602和1604的一对现有技术的角张力装配1600的俯视图。图17A示出根据本公开的实施例的一对桁架角张力装配1700的俯视图，该一对桁架角张力装配1700中的每个包括用于接合两个结构1704和1706的桁架端垫支撑结构1702。图17B示出图17A的一对桁架角张力装配1700的俯视图，其说明了张力夹和桁架端垫结构1702上的力或负荷，以及内部张力和压缩应力。在17A和17B的实施例中，桁架端垫支撑结构1702是与桁架角张力装配1700分离的组件，并且单独形成。桁架端垫支撑结构1702可以类似于参照图7描述的桁架支撑结构708，或其可以参照图6描述的整体方式布置。在其他实施例中，桁架端垫支撑结构1702可以被布置为参照图8描述的分离的工件。虽然图15中的装配1500和1700被示出为彼此镜像或基本相同，但是它们不是必须如此，并且具有不同的配置或是不同类型的装配。
[0090]桁架角张力装配1700的一个方面是其可以沿具有支持结构的所有边界从一个装配提供平滑的负荷转移到其配合的装配。桁架端垫布局的明显好处是其允许配合表面被非常紧密地夹紧到所述配合表面的位置，与如在第[0003]段的现有技术的装配中所讨论的被夹紧在远端位置(在螺栓或张力构件处)的现有技术的装配相反。现有技术的装配呈现在端垫弯曲处“展开”的趋向，从而降低了接合硬度。在本发明中描述的装配将在更高负荷下维持其接合硬度，直到张力构件伸展为使得装配分离。因此，在角夹的情况下，一个边缘被牢牢地夹紧。在沟槽张力夹的情况下，两个相对的侧面被夹紧。在角夹的情况下，两个毗邻的侧面被夹紧。在沟槽装配的情况下，三个侧面被夹紧。对于角张力夹，附加的边缘也被夹紧。这个附加的边缘不将轴向负荷从一个装配转移到其他装配，而是为螺栓、压缩构件以及角张力装配的其他腿形件或侧壁提供近乎对称的力系。
[0091]对于角装配和沟槽装配，所有四个边缘被夹紧，即使不是所有这些边缘均将负荷从一个装配转移到配合的装配。不过，就像在角张力夹的情况下，夹紧其他边缘在螺栓、压缩构件或斜板与侧壁处提供了负荷平衡。
[0092]桁架端垫装配的不同实施例已经通过使用矩形的多边形以及被用于将负荷从一个装配转移到配合的装配的所述矩形多边形的边缘子集进行了说明和描述。图18A-18E中的每个示出根据本公开的实施例的包括矩形多边形桁架端垫装配的不同装配1800-1808的俯视图。图18A中的装配是具有仅从角张力夹1800的一个侧面1810(由交叉阴影所示)延伸的侧壁的角张力夹1800。图18B中的装配是包括从桁架端垫装配1802的两个相对侧面延伸的侧壁1812和1814(由交叉阴影所示)的沟槽张力夹。图18C中的装配是包括从角装配1804的两个毗邻侧面延伸的侧壁1816和1818的角装配1804。图18D中的装配是包括从沟槽装配1806的三个侧面延伸的侧壁1820、1822和1824的沟槽装配1806。图18E中的装配是包括从全环绕装配1808的所有四个侧面延伸的侧壁1826-1832的全环绕装配1808。所述侧壁由图18A-18E中的交叉阴影示出。
[0093]现参照图18F，沟槽张力装配1830被示出。这种配置不同于迄今为止的配置，这是因为这种配置不具有所包括的端板。端板的功能(防止金字塔形状1832的基部展开分离)由在平行于金字塔1832的基部并且基本垂直于紧固件1833的纵轴的方向上以张力拉伸的倾斜金字塔形状1832的下部执行。从侧壁1836和1838延伸的每个装配的基部结构或基部构件1834只可以在侧壁1836与1838之间局部延伸。图18G仅示出在所指示的金字塔1832中具有张力和压缩力的金字塔1832。在金字塔侧面中的压缩力类似于图5B、15B和17B所示的斜板中的压缩力而取向。接近基部的金字塔侧面的下部经受环绕金字塔1832的基部的圆周方向上的张力。
[0094]图18H示出金字塔形状1840的另一个实施例的示例。在图18H中，材料已经被添加到金字塔1840的基面，使得这种配置或实施例与图18G所示的配置相比更硬并且更有效。
[0095]图181示出金字塔1842的另一个实施例的示例。在图181中，金字塔1832的斜板已经被大致沿金字塔1842的边缘的细长构件替换。这些细长构件承受压缩力。金字塔1842的基部的周边也由承受张力的细长构件构成。因此，周边细长构件具有如图5B、15B和17b所示的包括端板的装配的端板相同的约束功能。
[0096]如图18J所示的金字塔1844的配置或实施例类似于如图181所述的金字塔配置或实施例，除了周边的细长构件已经被对角线细长构件替换。所述对角线细长构件承受张力，并且也具有如图181所示的配置的周边细长构件的约束功能。本领域的技术人员应当明白，金字塔和基部中的材料可以许多方式布置，在本文中仅示出其中一部分。
[0097]参照图18H，需要指出，在装配的基面1846中的材料是在基部的平面中。参照图18J，需要指出，所述细长构件被布置为使得它们距配合另一个结构或相邻装配的基部的平面一定距离，从而更靠近螺栓头部。这个距离将导致在倾斜的细长构件中生成小的力矩。不过，如果由于更容易制造而以这种方式布置周边的细长构件是有利的，则这些相对小的力矩可以很容易被容忍。这种普遍原理适用于本公开中的所有装配。虽然由于重量节省的最大好处可以通过布置斜板和/或细长构件使得其只承受轴向张力或压缩力而实现，但在例如更容易制造或易于组装等其他方面提供了显著益处的情况下由距理想几何形状的小偏差产生的小力矩可以被容忍。
[0098]桁架端垫装配也可以不同形状形成，或可以包括不同形状的端垫，例如像三边或更多边的不规则多边形。这些边缘的子集可以将负荷从一个装配转移到配合的装配。对转移或不转移负荷的侧面的布局没有限制。为获得最佳效率，压缩构件或斜板被设置在具有配合的结构的那些点或边缘。图19A-19E中的每个示出根据本公开的实施例的包括不规则形状的桁架端垫装配的不同装配1900-1908的俯视图。从不规则装配1900-1908延伸的侧壁通过在延伸出页面的侧壁上划交叉影线而示出。图19D和19E示出不需要是直的装配的侧壁。尽管直的侧壁、斜板和端板通常是最有效的，但非直侧壁、斜板或端板也可以被使用。
[0099]图20A示出根据本公开的实施例的桁架端垫装配2000的示例的一部分的透视图。图20B示出图20A的示例性桁架端垫装配2000的平面视图。图20C示出图20B沿线20C-20C提取的示例性桁架端垫装配2000的横截面视图。图20D示出图20B沿线20D-20D提取的示例性桁架端垫装配2000的横截面视图。图20E示出图20B沿线20E-20E提取的示例性桁架端垫装配的端视图。
[0100]每个桁架端垫装配2000包括支撑装配2002。支撑装配2002可以包括整体形成的端板、基部结构或膜片2004以及侧壁2006和2008。膜片2004以及侧壁2006和2008可以在支撑装配2002中形成腔室2209。桁架端垫装配2000也可以包括张力构件或带状物2010。带状物2010承受张力负荷并且替换常规桁架端垫装配中的紧固件或螺栓。如图20C最佳显示的，支撑装配2002的基部结构或膜片2004包括在其中的开口 2011，带状物2010通过所述开口可以在配合的支撑装配2002a与2002b之间延伸，如图20B最佳显示的。一个支撑装配2002a的基部结构或膜片2004a可以不同于如图20B所示的配合的支撑装配2002b的基部结构或膜片2004b。基部结构或膜片2004a可以弯曲到支撑装配2002a的腔室2009中。或者，基部结构或膜片2004a可以具有延伸到支撑装配2002a的腔室2009中的凸缘2004b。在其他实施例中，所述端板可以是相同的。
[0101]桁架端垫装配2000也可以包括承受压缩负荷的一对压缩构件、斜板或弯管2012和2014。弯管2012和2014可以和之前描述的斜板相同或类似。
[0102]条状物2016或其他保持机构防止带状物2010滑过弯管2012和2014。条状物2016可以是允许弯管2012和2014中每个的端部如图20A和20B所示被保持的任何形状。带状物2010是包括第一带状物分段2010a和第二带状物分段2010b的分叉带状物。带状物2010围绕条状物2016延伸，并且可以限定第二板或执行先前实施例中的第二板的功能。条状物2016也替换螺栓头部或紧固件头部，同时又保留弯管2012和2014、压缩构件或斜板。因此，第一弯管2012或斜板的端部可以紧靠由围绕条状物2016或第二板延伸的带状物2010形成的顶点或中止点。第一弯管2012的相对端部可以紧靠由支撑装配2002的膜片2004与侧壁2008形成的顶点。同样，第二弯管2014或斜板可以紧靠由围绕条状物2016延伸的带状物2010形成的顶点或中止点，并且第一弯管2012的相对端部可以紧靠由支撑装配2002的膜片2004与另一个侧壁2006形成的顶点。第一弯管2012和第二弯管2014中的每个可以相对于膜片2004的平面的预定角度从膜片2004延伸。
[0103]弯管2012和2014可以专门形成，以便弯管的端部抵靠带状物分段2010a和2010b以及支撑装配2002的端板或膜片2004放置，使得承载应力可以被降低。弯管2012和2014的端部可以被处理或涂覆材料，使得所述弯管与支撑装配2002的两种材料之间存在有利的接口。例如，涂层可以被选择，以保护所述组件免受电化学腐蚀，增加或减少组件之间的摩擦系数，例如涂覆润滑剂或用于某些其他预期目的或性能特性的涂层。这种特征也可以应用于参照图7和8描述的装配。应变计元件也可以被安装或嵌入弯管2012和2014中，以测量装配2000中的负荷。
[0104]桁架端垫装配2000也可以包括凸轮2018或类似的特征，以使带状物2010的两个分段伸展分离，从而诱发带状物分段2010a与2010b中的额外张力。带状物2010替换常规装配中的螺栓或其他紧固件。凸轮2018可以包括用于操作凸轮2018以诱发带状物2010中的张力的旋钮2019，如图20C最佳显示的。带状物2010可以由金属材料或具有高张力强度的任何其他材料制成。带状物2010不需要极度坚硬，但需要足够硬，以便凸轮2018有效地张紧带状物分段20IOa和20IOb。凸轮2018可以是基本椭圆形的，使得在组装期间，凸轮2018的较小维度被取向为垂直于带状物2010的轴线。在装配2000的所有组件就位后，凸轮2018可以被旋转，使得凸轮2018的长维度垂直于带状物分段2010a和2010b的轴线，从而使所述分段伸展分离，以提供带状物2010中的张力和保留弯管2012和2014就位。通过旋转凸轮2018提供的张力产生被施加于带状物分段2010a和2010b的拉伸应变，所述拉伸应变足以在装配2000中施加预期的预负荷量。
[0105]如果带状物2010由固态金属材料制成，则带状物2010会在凸轮2018的伸展动作后形成。因此，如果装配2000被取出维护，带状物2010可以是类似于开口销的丢弃或一次性组件。进一步地，带状物2010可以由类似电缆的围绕条状物2016缠绕的多条导线形成。所述多条导线可以是在拉伸中相当坚硬和坚固的，但是在弯曲中是相当柔韧的。因此，凸轮2018的伸展动作不产生靠近条状物2016和靠近凸轮2018的多条导线中的大弯曲应力。小导线的可容许的应力通常大于固态材料的可容许的应力。因此，小横截面面积可以被采用。所述多条导线也可以提供对疲劳后果的抵抗力。如果一条导线一旦开裂，缺陷不会像固态可锻金属带状物中那样扩展到毗邻的导线。
[0106]带状物2010也可以由纤维，例如碳纤维、Kevlar或具有非常高的强度和硬度的类似纤维材料制成。Kevlar是杜邦公司(E.1.Dupont de Nemours and Company)在美国和/或其他国家的商标。使用这种纤维材料可以产生甚至更小的横截面面积，这相应降低了类似于先前描述的偏心度。如果非金属(非导电)材料被用于带状物2010，单个金属导线(或小型金属导线组)可以起到用于测量带状物2010中的负荷，从而测量装配2000中的负荷的应力计的作用。
[0107]凸轮2018可以包括棘爪或其他机构，以允许将就位的凸轮2018与处于拉伸的带状物2010锁定，以防止凸缘2018由于振动或其他环境效应从其优选准线中旋转出来。
[0108]盖子或固定杆2020可以被提供以防止条状物2016以及弯管2012和2014垂直移动离开支撑装配2002的下部壁2022和移出装配2000的腔室2009。
[0109]因为带状物2010、弯管2012和2014以及其他组件是分离的，所以它们中的每个可以根据装配2000的设计和应用由具有不同材料特性或属性，例如导电或绝缘属性、热传导或绝缘属性或其他材料属性的不同材料制成。所述组件也可以包括在期望或需要的情况下提供隔振程度的特征。如果装配2000是负荷较轻的装配，所述装配的特定组件可以被提供一定隔振程度的柔性材料替换。这些特征也可以应用于本文所述的其他装配。
[0110]图21示出根据本公开的实施例的用于类似于本文所述的机械装配中的桁架支撑结构2100的示例。桁架支撑结构2100也可以被称为压缩构件。桁架支撑结构2100或压缩构件可以是形状如图21所示的大致金字塔形的。类似于先前所描述的，桁架支撑结构2100可以包括两个斜板2102和2104，或由上部或顶部板2106接合的金字塔侧面。顶部板2106可以适于接收紧固件(未在图21中示出)。顶部板2106可以具有在其中形成以用于接收张力构件或紧固件的开口 2108，例如螺栓或类似于本文所述的紧固件的其他紧固件。所述张力构件或紧固件可以包括紧靠或接触开口 2108的周边或边界的头部或装配，以便所述紧固件被桁架支撑结构2100保持或保留，以便当张力被施加到所述紧固件时，将张力施加到紧固件以及压缩桁架支撑结构2100的斜板2102和2104或类似于如本文所示和所述的压缩构件。
[0111]在图21以及如上所述的其他桁架端垫装配实施例中的桁架支撑结构2100被示出包括基本平坦的斜板2102和2104。对于负荷更重的装配，与结构失稳或变形产生的结构不稳定性可能不会成为问题的斜板2102和2104的倾斜高度H相比，桁架支撑结构2100的厚度T可能需要足够大。不过，对于负荷更轻的装配，斜板2102和2104的厚度可能足够小，使得所述斜板的构成可能结构失稳。在这种情况下，斜板2102和2104的横截面不必是大致恒定的，而是可以改变厚度，或具有加强元件或可以形成为不同形状。图22A-22J中的每个是沿图21的线22A-22J提取的斜板2102和2104的不同横截面的示例。根据应用和负荷，斜板2102和2104中的每个可以具有如图22A-22J所示的示例性横截面中的不同的一个。
[0112]图23示出根据本公开的实施例的用于将第一结构连接到至少一个其他结构的方法2300的示例的流程图。所述第一结构和至少一个其他结构可以是飞行器、土木结构或其他配件或子配件的结构。在块2302中，紧固件的端部可以通过机械装配的端板中的开口接收，以将紧固件紧固到配合的机械装配，以便将第一结构连接到至少一个其他结构。
[0113]在块2304中，所述紧固件的相对端部由机械装配的第二板或上部板保留。所述紧固件的相对端部适于由第二板或顶部板保持或保留。
[0114]在块2306中，压缩构件的第一斜板或金字塔侧面可以在第二或上部板与端板之间延伸。所述压缩构件的第一斜板或金字塔侧面可以相对于所述端板的平面的第一预定角度从所述端板延伸。第一斜板或金字塔侧面可以与第二或上部板整体形成，或可以是桁架支撑结构或压缩构件的分离的组件。第一斜板或金字塔侧面可以由不同于端板的材料形成，以提供预期的性能特性或选择的属性，例如在压缩负荷、更轻重量等下的卓越性能。
[0115]在块2308中，压缩构件的第二板或金字塔侧面可以在第二或上部板与端板之间延伸。第二斜板或金字塔侧面可以相对于所述端板的平面的第二预定角度从所述端板延伸。第二斜板或金字塔侧面可以与第二板整体形成，或可以是所述支撑结构或压缩构件的分离的组件。第二板或金字塔侧面也可以由不同于端板的材料形成，以提供预期的性能特性或选择的属性，例如在压缩负荷、更轻重量等下的卓越性能。
[0116]在块2310中，结构例如飞行器结构、土木结构或其他结构可以被附连到从所述机械装配的端板延伸的侧壁，以形成配件。
[0117]本文所使用术语仅用于描述特定实施例的目的，并不是为了限制本公开。正如本文所使用的，除非上下文中明确指出，否则单数形式“一”，“一个”，“该”也包括复数形式。应当进一步理解，当用于本说明书时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其形成的组的存在或添加。
[0118]虽然本文已经对特定实施例进行了说明和描述，但是本领域普通技术人员应当明白，被计算以实现相同目的的任何布局可以替代所示出的特定实施例，并且本文所述的实施例具有在其他环境下的其他应用。这个应用是为了覆盖对本公开的任何修改或变更。所附权利要求并不意图将本公开的范围限制在本文所述的特定实施例。
【权利要求】
1.一种用于连接结构的机械装配，其包括: 基部结构； 板构件；以及 以与所述基部结构的预定间隔支撑所述板构件的支撑结构。
2.根据权利要求1所述的机械装配，其进一步包括: 紧固件；以及 形成在所述板构件中用于接收所述紧固件的孔，其中所述紧固件适于将所述机械装配附连到另一个机械装配。
3.根据前述任一项权利要求所述的机械装配，其中所述支撑结构包括桁架结构。
4.根据权利要求3所述的机械装配，其中所述桁架结构包括: 在所述板构件与所述基部结构之间延伸的第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及 在所述板构件与所述基部结构之间延伸的第二斜板，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
5.根据权利要求4所 述的机械装配，其进一步包括从所述基部结构延伸的至少一个侧壁，其中所述第一斜板在所述板构件与由所述基部结构和所述至少一个侧壁形成的顶点之间延伸。
6.根据权利要求5所述的机械装配，其进一步包括从所述基部结构延伸的至少一个其他侧壁，其中所述第二斜板在所述板构件与由所述基部结构和所述至少一个其他侧壁形成的顶点之间延伸。
7.根据权利要求4所述的机械装配，其中所述第一预定角度和第二预定角度是相等的。
8.根据权利要求4所述的机械装配，其中所述第一预定角度和第二预定角度是不同的角度。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的机械装配，其中所述基部、板构件、第一斜板和第二斜板由相同材料整体形成。
10.根据权利要求4-9中任一项所述的机械装配，其中所述第一斜板和第二斜板与所述板构件整体形成。
11.根据权利要求4-10中任一项所述的机械装配，其中所述第一斜板和第二斜板由一种材料形成，该材料与形成所述基部结构的材料相比包含在所述基部结构与板构件之间更耐压缩的机械属性。
12.根据前述任一项权利要求所述的机械装配，其进一步包括: 从所述基部结构的一个侧面延伸的第一侧壁； 从所述基部结构的距所述第一侧壁的相对侧面延伸的第二侧壁； 被附连到所述板构件的带状物； 第一斜板，其包括紧靠由所述带状物与所述板构件形成的顶点的第一端部，以及紧靠由所述第一侧壁与所述基部结构形成的顶点的相对端部，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及 第二斜板，其包括紧靠由所述带状物与所述板构件形成的顶点的第一端部，以及紧靠由所述基部结构与所述第二侧壁形成的顶点的相对端部，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
13.根据前述任一项权利要求所述的机械装配，其进一步包括: 从所述基部结构的一个侧面延伸的第一侧壁； 从所述基部结构的距所述第一侧壁的相对侧面延伸的第二侧壁； 条状物； 分叉带状物，其围绕所述条状物延伸以限定所述板构件并且包括从所述条状物延伸的第一带状物分段和第二带状物分段； 第一斜板，其包括紧靠围绕所述条状物的带状物的第一端部，以及紧靠由所述第一侧壁与所述基部结构形成的顶点的相对端部，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸； 第二斜板，其包括紧靠围绕所述条状物的带状物的第一端部，以及紧靠由所述基部结构与所述第二侧壁形成的顶点的相对端部，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸；以及 被布置在所述第一带状物分段与所述第二带状物分段之间以保持所述带状物就位的凸轮。
14.一种用于连接结构的方法，其包括: 通过机械装配的基部结构中的开口接收紧固件的一端，使所述紧固件紧固到配合的机械装配； 通过所述机械装配的板构件保留所述紧固件的相对端部，其中所述紧固件的相对端部适于由所述板构件保持； 在所述板构件与所述基部结构之间延伸第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及 在所述板构件与所述基部结构之间延伸第二斜板，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述机械装配包括从所述基部结构延伸的侧壁，并且其中所述方法进一步包括将飞行器的结构附连到所述侧壁。
【文档编号】F16B5/12GK103917443SQ201280054037
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】R·E·格瑞普, M·K·休斯, D·J·巴齐勒 申请人:波音公司
【专利摘要】一种用于连接结构的机械装配，其包括基部结构(504)和板构件(506,508)。所述机械装配还包括以与所述基部结构的预定间隔支撑所述板构件的支撑结构(510,514)。所述支撑结构包括桁架结构。
【专利说明】桁架端垫装配
【技术领域】
[0001]本公开涉及飞行器、宇航飞船、其他交通工具和其他结构，以及尤其是涉及连接两个结构，并将所述两个结构之间的轴向负荷以最小弯曲和剪应力转移到装配中的桁架端垫装配。
【背景技术】
[0002]结构，例如飞行器、土木结构和其他大型结构可以从配件建造，所述配件可以依次从子配件建造。在这样的结构中，在一个配件与毗邻的配件或子配件之间传递大的负荷往往是必要的。例如，飞行器机翼的一个半翼展可以被连接到机身的结构。在机翼由于作用于机翼的向上的空气负荷而向上弯曲时，压应力在机翼上表面中产生，并且张力负荷在机翼下表面中产生。在机翼根据机翼设计被连接到飞行器机身或另一个半翼展的机翼根部，从一个结构到另一个结构转移大的压缩或张力负荷会是必要的。由于本文所述的原因，转移张力负荷比转移压缩负荷更有挑战性。常常被用于传递这些负荷的结构细节或机械设备通常被称为张力夹或张力装配。这类装配的不同类型的示例在图1-4中示出。这类装配的各种组件的维度可以广泛变化。不同的装配类型可以包括如本文所述的相似组件。图1示出了可用于连接结构中的现有技术的角夹100的示例的透视图。角夹100可以包括端垫102。端垫102可以包括形成在所述端垫中的用于接收例如螺栓或其他类型紧固件的紧固件106的开口 104。紧固件106可以包括柄部109和头部110。开口 104的尺寸被设计防止紧固件106的头部110穿过开口 104。端垫102可以是通过类似于在图2B中示出的剪切力和弯曲力或负荷而承载紧固件负荷到任何相邻壁的板。通常，端垫102的形状是大致四边形的，例如是大致长方形的。
[0003]紧固件106或螺栓可以将角夹100或其他装配连接到毗邻结构上的配合装配。角夹100或其他装配可以紧靠毗邻结构上的配合装配。紧靠被附连到毗邻结构的配合装配的装配的示例在图14中示出。
[0004]本文所述的所有张力夹和装配具有关于它们如何在两个结构之间传递张力负荷的共同的特定特征:张力负荷通过被附连(或整合)到一个结构的装配的壁从所述结构被传递到所述装配，并且这些负荷经由张力紧固件(或多个紧固件)被传递到另一个结构。图2B示出了作用于侧壁上的张力和沟槽张力夹的张力紧固件柄部109。因此，对于一对配合装配，其高度负荷使得端垫弯曲并且两个相邻装配之间的侧壁彼此分开，负载路径可以被描述如下:张力负荷从一个结构行进到一个装配的侧壁中，再行进到该装配的端垫，通过张力螺栓行进到相邻装配的端垫中，接着到达所述相邻装配的侧壁，以及接着到达相邻结构。
[0005]角夹100可以包括可以基本垂直于端垫102和基本平行于紧固件106或螺栓的轴线伸出的相邻的壁或侧壁108。包括具有相邻侧壁的四边形端垫102的四个侧面中的三个的装配被称为沟槽装配。包括三个相邻侧壁402、404和406的沟槽装配400的示例在图4中示出。沟槽装配的侧壁406也被称为底面。如果仅在共有拐角中相遇的两个侧面被接合到端垫102，则所述装配被称为角装配。包括两个相邻接合的侧壁302和304的角装配300的示例在图3中示出。如果只有所述四边形的一个侧面被接合到侧壁，则所述装配被称为如图1所述的角夹100。如果四边形端垫102的两个相对侧面每个都接合到侧壁202和204，则所述装配被称为沟槽张力夹。沟槽张力夹200的示例在图2A中被示出，其具有两个相对的侧壁202和204。
[0006]基于重量有效性，沟槽张力装配比沟槽装配更有效，沟槽装配进而比角装配更有效，角装配进而比沟槽或角夹更有效。虽然加工成本的确影响沟槽装配和沟槽张力夹的设计，但最小化飞行器的任何结构组件或用于外层空间的结构的重量是非常期望的。这是因为在所述结构的寿命中，交通工具的每个部件的每个重量单位表示具有关联的成本的很大量的燃料。由于重量减轻允许交通工具总重量的减小，因此还可以存在其他的好处或优点，例如像制造和维护成本。参照图1-4描述的装配的设计根据例如轴向负荷、紧固件或螺栓相对于相邻壁的位置以及装配的材料特性等参数产生具有特定重量的部件。因此，存在对能够减轻部件或配件的重量而不牺牲结构完整性或带来高昂的制造或维修成本的装配和其他组件的需要。
[0007]此外，如图2B的箭头206所示，来自紧固件106或螺栓的轴向负荷通过夹紧端垫102的紧固件头部110的机构也被传递到如图2B中主要说明的端垫102中。从那里，负荷通过合并的剪切力和弯曲力被传递到侧壁202和204。换句话说，端垫102表现类似于横梁。由于通过弯曲从一个点到另一个点传递的负荷不像通过轴向力传递负荷那么有效，使用弯曲的板传递负荷存在固有的低效率。
[0008]螺栓的使用迫使连接中的一定量的偏心度。由于所述螺栓具有通常是螺栓柄部的直径的1.6倍的头部，侧壁与螺栓轴线的距离不能比螺栓直径的0.8倍更近。不过，所述装配也需要在端垫102与侧壁108、202、204、302、304、402、404和406的接合处构造宽大的圆角半径以消除裂缝，进一步增加偏心度。此外，除非使用内套筒头(sockethead)，否则配备在螺栓头部上方的套筒扳手是必要的。这个最小偏心度迫使端垫具有特定的最小尺寸。对于横梁，增加的长度产生增加的应力，这产生低效率。
[0009]传统张力装配和夹子中的张力螺栓的尺寸往往被设计为具有大的直径，以便增加装配端垫弯曲强度。通过降低在端垫中引起的力矩(具体地，通过降低有效的端垫“杠杆臂”长度、螺栓的边缘与装配壁之间的跨距)，更大的螺栓头部增加了装配的强度。不过，这种增加装配强度的方案产生重量损失。频繁使用的重量大的螺栓最终变为具有比装配自身更大的拉伸能力，这产生结构的低效率。
[0010]装配的几何形状和通过端垫102到达侧壁的负荷路径需要高应力的位置，这是由于弯曲穿过侧壁202和204被接合到端垫102的拐角。结构的这个区域具有如图2B所示的用于负荷的高应力集中系数。因此，即使提供宽松的圆角半径，装配也很容易在这些位置疲劳开裂。
[0011]由于装配通常由板制造或挤压成形，通常存在圆角210，例如图2B中的圆角210，为此，最大应力的方向被取向在如图2B所示的板212的短横向材料的方向中。这种材料方向通常是最弱和最脆的方向。由于不可避免在这个方向中加载至少一个圆角，选择不是那么脆的金属合金是必要的。不过，这种附加延展性的代价是最终强度的降低。可允许的应力的这种降低导致了装配的低效率的加剧。
[0012]螺栓由柄部和头部组成。柄部具有接受被旋拧到螺栓上的螺母的螺纹部，以及无螺纹部。在轴向张力负荷下，最大应力的位置出现在第一螺纹下的净面积处。因此，无螺纹区域中的螺栓材料未被加载到所述材料的极限能力，这是因为其受螺纹下的净面积的限制。此外，螺纹引入由于螺纹产生的缺口引起的应力集中。因此，具有螺纹的螺栓本身具有固有的低效率。如果这些效应不存在的话，这种低效率迫使螺栓的直径大于其已经具有的直径，这反过来迫使端垫比其否则所需要的宽度更宽。因此，螺栓的低效率对装配的放置具有复合效应。这种复合效应也在相反方向上起作用。接合中的增加的偏心度使得弯曲力被施加于螺栓。由于螺栓承受这些弯曲力矩，因此螺栓直径需要被增加以保持这些弯曲力矩。因此，增加的螺栓尺寸产生甚至更大的偏心度，这增加了螺栓尺寸。
[0013]装配从单个材料加工、锻造或挤压成形。装配的特定部件被加载张力，而其他部件被加载压缩或剪切力。用于当前装配的材料被选择以在所述装配的不同部件中处理这些不同的负荷。这会产生低效率，例如装配的额外重量和成本。因此，考虑到由装配的不同部分承载的不同的负荷，需要能够更有效承载张力和压缩负荷以及同时提供减小的重量和成本的装配。
【发明内容】
[0014]根据一个实施例，用于连接结构的机械装配可以包括第一板、端板或基部结构以及第二板或板构件。机械装配还可以包括支撑结构，该支撑结构以距端板或基部结构的预定间隔支撑板构件。
[0015]根据另一个实施例，用于连接结构的机械装配可以包括第一板、端板或基部结构以及第二板或板构件。所述机械装配还可以包括用于附连到结构的从端板或基部结构延伸的至少一个侧壁。所述机械装配可以额外地包括在所述板构件与由至少一个侧壁和基部结构形成的顶点之间延伸的第一斜板。第一斜板可以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸。所述机械装配可以进一步包括在所述板构件与基部结构之间延伸的第二斜板。第二斜板可以相对于所述端板的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0016]根据另一个实施例，用于连接结构的方法可以包括，通过机械装配的基部结构中的开口接收紧固件的一端，以将紧固件紧固到配合的机械装配。所述方法还可以包括由机械装配的板构件保留紧固件的相对端。所述紧固件的相对端适于由所述板构件保持。所述方法可以额外地包括在所述板构件与基部结构之间延伸第一斜板。第一斜板可以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸。所述方法可以进一步包括在所述板构件与基部结构之间延伸第二斜板。第二斜板可以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0017]根据又一个实施例，用于连接结构的机械装配可以包括:基部结构；板构件；以及以距基部结构的预定间隔支撑板构件的支撑结构。
[0018]有利地，所述机械装配可以进一步包括:紧固件；以及形成在板构件中的用于接收紧固件的孔，其中所述紧固件适于将所述机械装配附连到另一个机械装配；其中所述支撑结构包括桁架结构；其中所述桁架结构包括:在所述板构件与基部结构之间延伸的第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及在所述板构件与基部结构之间延伸的第二斜板，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0019]所述机械装配进一步包括:从所述基部结构延伸的至少一个侧壁，其中所述第一斜板在所述板构件与由所述基部结构与至少一个侧壁形成的顶点之间延伸；至少另一个侧壁，其从所述基部结构延伸，其中所述第二斜板在所述板构件与由所述基部结构与所述至少另一个侧壁形成的顶点之间延伸；其中所述第一预定角度和第二预定角度是相等角度和不相等角度中的一个；其中所述基部、板构件、第一斜板和第二斜板由相同材料整体形成；其中所述第一斜板和第二斜板与所述板构件整体形成；以及，其中所述第一斜板和第二斜板由一种材料形成，该材料包含与形成基部结构的材料相比，在所述基部结构与板构件之间更耐压缩的机械特性。
[0020]所述机械装配进一步包括:从所述基部结构的一个侧面延伸的第一侧壁；从基部结构的距所述第一侧壁的相对侧面延伸的第二侧壁；被附连到所述板构件的带状物；第一斜板，所述第一斜板包括紧靠由所述带状物与板构件形成的顶点的第一端部和紧靠由第一侧壁与所述基部结构形成的顶点的相对端部，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及第二斜板，所述第二斜板包括紧靠由所述带状物与所述板构件形成的顶点的第一端部和紧靠由所述基部结构与第二侧壁形成的顶点的相对端部，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0021]所述机械装配进一步包括:从所述基部结构的一个侧面延伸的第一侧壁；从基部结构的距所述第一侧壁的相对侧面延伸的第二侧壁；条状物；分叉带状物，所述分叉带状物在所述条状物周围延伸以定义所述板构件，并且包括从所述条状物延伸的第一带状物分段和第二带状物分段；第一斜板，所述第一斜板包括紧靠在所述条状物周围的带状物的第一端部和紧靠由所述第一侧壁与所述基部结构形成的顶点的相对端部，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；第二斜板，所述第二斜板包括紧靠在所述条状物周围的带状物的第一端部和紧靠由所述基部结构与第二侧壁形成的顶点的相对端部，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸；以及被布置在第一带状物分段和第二带状物分段之间以将带状物保持在适当位置的凸轮。
[0022]根据又一个实施例，公开了用于连接结构的机械装配，所述机械装配包括:基部结构；板构件；用于附连到结构的从所述基部结构延伸的至少一个侧壁；在所述板构件与由所述至少一个侧壁和所述基部结构形成的顶点之间延伸的第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及第二斜板，所述第二斜板在所述板构件与所述基部结构之间延伸，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
[0023]有利地，所述机械装配进一步包括:紧固件，其中所述板构件适于保持所述紧固件；以及在基部结构中的开口，所述开口延伸所述紧固件穿过用于将机械装配连接到配合的机械装配的基部结构，以便将所述结构连接到另一个结构，其中压缩负荷被施加到第一斜板和第二斜板，作为对将所述机械装配连接到配合装配的响应；其中所述结构和另一个结构包括飞行器的结构；其中所述第一斜板和第二斜板与所述板整体形成；以及，其中所述第一斜板和第二斜板由一种材料形成，该材料包含与形成基部结构的材料相比，在所述基部结构与板构件之间更耐压缩的机械特性。
[0024]根据又一个实施例，公开了用于连接结构的方法，所述方法包括:接收穿过机械装配的基部结构中的开口的紧固件的一个端部，使所述紧固件紧固到配合的机械装配；由所述机械装配的板构件保留所述紧固件的相对端部，其中所述紧固件的相对端部适于由所述板构件保持；在所述板构件与所述基部结构之间延伸第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及在所述板构件与所述基部结构之间延伸第二斜板，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸；其中所述机械装配包括从所述基部结构延伸的侧壁，以及其中所述方法进一步包括将飞行器的结构附连到所述侧壁。
[0025]如由权利要求唯一限定的，在结合附图阅览了的本公开的下列非限制性【具体实施方式】后，本公开的其他方面和特征对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]下列【具体实施方式】涉及附图，所述【专利附图】
【附图说明】了本公开的具体实施例。具有不同结构和操作的其他实施例未偏离本公开的范围。
[0027]图1示出可用于连接结构中的现有技术的角夹的示例的透视图。
[0028]图2A示出可用于连接结构中的现有技术的沟槽张力夹的示例的透视图。
[0029]图2B示出在图2A中的现有技术的沟槽张力夹的俯视图，其说明了沟槽张力夹上的力或负荷和夹内的内部张力和压缩应力。
[0030]图3示出用于连接结构中的现有技术的角装配的示例的透视图。
[0031]图4示出用于连接结构中的现有技术的沟槽装配的示例的透视图。
[0032]图5A示出根据本公开的实施例的用于连接包括端垫支撑结构的结构的机械装配的示例的透视图。
[0033]图5B示出包括图5A的桁架端垫装配的桁架沟槽张力夹的俯视图，其说明了张力夹和桁架端垫装配上的力或负荷以及所述装配内的内部张力和压缩应力。
[0034]图6示出根据本公开的实施例的桁架端垫机械装配和配合的桁架端垫机械装配连接结构的俯视图。
[0035]图7示出根据本公开的另一个实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽张力夹的示例的俯视图。
[0036]图8示出根据本公开的又一个实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽张力夹的示例的俯视图。
[0037]图9示出根据本公开的又一个实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽张力夹的示例的俯视图。
[0038]图10示出根据本公开的实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽装配的示例的俯视图。
[0039]图11示出根据本公开的实施例的不具有趾部区域和包括桁架端垫装配的桁架沟槽装配的示例的透视图。
[0040]图12示出根据本公开的另一个实施例的包括桁架端垫装配的桁架沟槽装配的示例的透视图。[0041]图13A示出根据本公开的实施例的包括桁架端垫装配的桁架角装配的示例的透视图。
[0042]图13B示出沿图13A的线13B-13B提取的示例性桁架角装配的端视图，其说明了装配内的内部张力和压缩应力。
[0043]图14示出被紧固在一起用于连接两个结构的一对现有技术的角张力夹的俯视图。
[0044]图15A示出根据本公开的实施例的包括用于接合两个结构的桁架端垫支撑结构的一对桁架角张力夹的俯视图。
[0045]图15B示出图15A的一对桁架角张力夹的俯视图，其说明了张力夹和桁架端垫装配上的力或负荷以及装配内的内部张力和压缩应力。
[0046]图16示出被紧固在一起用于连接两个结构的一对现有技术的角张力装配的俯视图。
[0047]图17A示出根据本公开的实施例的包括用于接合两个结构的桁架端垫支撑结构的一对桁架角张力装配的俯视图。
[0048]图17B示出图17A的一对桁架角张力装配的俯视图，其说明了桁架角张力装配上的力或负荷以及所述装配内的内部张力和压缩应力。
[0049]图18A-18E中的每个示出根据本公开的实施例的包括矩形多边形桁架端垫装配的不同装配的俯视图。
[0050]图18F、18G、18H、18I和18J中的每个示出根据本公开的实施例的端板被移除或更改的不同装配的轴侧视图。
[0051]图19A-19E中的每个示出根据本公开的实施例的包括不规则形状的桁架端垫装配的不同装配的俯视图。
[0052]图20A示出根据本公开的实施例的另一个桁架沟槽装配的一部分的透视图。
[0053]图20B示出图20A的示例性桁架沟槽装配的平面图，其示出了两个配合的装配。
[0054]图20C示出图20B中沿线20C-20C提取的示例性桁架沟槽装配的横截面视图。
[0055]图20D示出图20B中沿线20D-20D提取的示例性桁架沟槽装配的横截面视图。
[0056]图20E示出图20B中沿线20E-20E提取的示例性桁架沟槽装配的端视图。
[0057]图21示出根据本公开的实施例的用于桁架端垫装配中的斜板的示例。
[0058]图22A-22J中的每个示出根据本公开的不同实施例的沿图21的线22A-22J提取的斜板的不同横截面的示例。
[0059]图23示出根据本公开的实施例的用于将第一结构连接到至少另一个结构的方法的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0060]下列【具体实施方式】涉及附图，所述【专利附图】
【附图说明】了本公开的具体实施例。具有不同结构和操作的其他实施例未偏离本公开的范围。相同的附图标记可以指不同附图中的相同元件或组件。
[0061]图5A示出根据本公开的实施例的可用于连接包括端垫支撑结构502的结构的机械装配500的示例的透视图。图5A中的示例性机械装配500是桁架沟槽张力夹类型的机械装配。支撑结构或端垫支撑结构502将参照桁架沟槽张力夹类型的机械装配进行初步描述；但是端垫支撑结构502或其变体可以结合本文所述或本领域技术人员所理解的其他类型装配使用。机械装配500可以包括第一板、端板或基部结构504和第二板或板构件506。端垫支撑结构502或端垫支撑结构以距基部结构504的预定间隔支撑第二板或板构件506。基部结构504和板构件506可以彼此基本平行，但这不是必须的。例如，板构件506可以相对于基部结构504的平面的预定角度取向。
[0062]端垫支撑结构502可以包括桁架支撑结构508或类似的结构。桁架支撑结构508可以包括在板构件506与基部结构504之间延伸的第一斜板510。第一斜板510以相对于在图5B中的线512示出的基部结构504的平面的第一预定角度Θ从基部结构504延伸。
[0063]桁架支撑结构508也包括在板构件506与基部结构504之间延伸的第二斜板514。第二斜板514可以相对于基部结构504的平面512的第二预定角度#从基部结构504延伸。第一预定角度Θ和第二预定角度S可以彼此相等，或者在其他实施例中，可以是类似于在图9中示出的不同角度。
[0064]机械装配500还可以包括紧固件516。紧固件516可以是螺栓或类似于本文所述的其他类型的紧固件。孔或开口 518可以在基部结构504中形成用于接收紧固件516。另一个孔或开口 520可以在板构件506中形成用于接收紧固件516。紧固件516可以适于将机械装配500附连到类似于在图6、15A和17A中示出的配合的机械装配。
[0065]机械装配500可以包括从基部结构504延伸的至少一个侧壁。在这种构造中，机械装配500将表示类似于在图15A和15B中示出的每个配合的角夹桁架装配的角夹桁架装配。如图5A和5B所示的机械装配500或桁架沟槽张力夹包括第一侧壁522和第二侧壁524。侧壁522和524可以从基部结构504的相对端部在端垫支撑结构502或桁架支撑结构508中的任一侧上延伸。第一斜板510可以在板构件506与由基部结构504和第一侧壁522形成的顶点526之间延伸。第二斜板514可以在板构件506与由基部结构504和第二侧壁524形成的顶点528之间延伸。因为桁架支撑结构508通过内部张力和压缩负荷分解力的系统，并最小化构件504、510和514中的弯曲力矩，所以会有更少的力矩被转移到侧壁522和524中。由于这个原因，与例如图1-4所示的传统机械装配相比，侧壁522和524可以更薄。
[0066]根据不同实施例，桁架支撑结构508可以替换例如图1-4所示的传统张力装配中的端垫及其任意变体中的端垫，或除了本文所示和所述的机械装配中的端垫以外的类型的机械装配中的端垫。
[0067]图5B示出包括图5A的桁架支撑结构508的机械装配500的俯视图，其说明了机械装配500和桁架支撑结构508上的力或负荷以及机械装配500内的内部张力和压缩应力。斜板510和514经由平行于紧固件516或张力螺栓作用的负荷组件将紧固件或螺栓张力负荷传递到侧壁522和524。由于倾斜，这些斜板510和514也将负荷的水平分量传递到顶点526和528中。在侧壁522和524中的负荷分量是如图5B中的箭头530和532所示的张力负荷分量。斜板510和514仅承受如图5B中的箭头534和536所示的压缩负荷。端板或基部结构504承受由斜板510和514传递的基本垂直于紧固件516作用的水平负荷分量。基部结构504仅承受如图5B中的箭头538和540所示的张力负荷。
[0068]分别向图1-4中的现有技术的端板机械装配中的紧固件102或螺栓施加张力，当端板102类似于如图14所示的抵靠配合的装配的端板102邻接时，将所述装配的端板102置于压缩。在机械装配500中，如图5B所示和先前描述的，所述螺栓或紧固件张力通过倾斜的构件510和514以轴向压缩作用。斜板510和514也可以被称为压缩构件或金字塔边。在紧固件516附近的机械装配500的比例和维度被形成为使得所述螺栓张力不会将明显的弯曲力矩施加到斜板510和514中或桁架结构508的压缩构件中。
[0069]在斜板510和514或压缩构件中的力是基部结构504和在每个侧壁522和524处的侧壁的反作用。斜板510和514中的力的垂直分量仅由侧壁522和524承受。斜板510和514中的力的水平分量由基部结构504承受。
[0070]在5A和5B所示的示例性实施例中，紧固件516在两个侧壁522与524之间的中间位置。每个侧壁522和524将大致承受紧固件516中的张力的一半。由基部结构504承受的负荷的幅度将根据每个斜板510和514与基部结构504之间的角度Θ和β而改变。大的角度Θ或#将产生由基部结构504承受的更少的力。更小的角度Θ或θ将产生由基部结构504承受的更多的力。
[0071]斜板510和514、基部结构504以及侧壁522和524的交叉点的几何形状可以被形成为以便每个构件的中间表面会聚在公共交叉点。如图5Β所示，虚线被示出从在公共点542会聚的斜板514、基部结构504和侧壁524的中间表面向下延伸。这种布局最小化因在力的位置不以这种方式排成一线的情况下将发生的偏心度而产生的压缩的斜板510和514、基部结构504以及侧壁522和524中的弯曲力矩。
[0072]图6示出根据本公开的实施例的桁架端垫机械装配600和配合的桁架端垫机械装配602连接结构606和608的示例的俯视图。在图6中示出的示例性桁架端垫机械装配600和602中的每个类似于桁架沟槽张力夹类型的机械装配500，该桁架沟槽张力夹类型机械装配500包括类似于参照图5Α和5Β所述的桁架支撑结构508。桁架端垫机械装配600和602可以如图6所示彼此抵靠邻接。紧固件516或张力螺栓将两个装配600和602连接在一起。侧壁522和524也可以支撑结构。在如图6所示的示例中，桁架端垫装配602的侧壁522支撑结构606，并且桁架端垫装配602的侧壁522支撑结构608。结构606和608可以通过紧固件或其他合适的附连机构附连到侧壁522。结构606和608可以是飞行器的结构、配件或子配件，或例如桥梁、建筑物或其他土木结构的结构。结构606与608之间可以存在间隙G。
[0073]桁架端垫机械装配600可以从类似于参照图5Α和5Β所示说明的示例性机械装配500的单片材料制成，或所述装配可以由不同组件形成。图7示出根据本公开的另一个实施例的桁架端垫机械装配700的示例的俯视图，其包括作为分离的组件的桁架支撑结构708。桁架支撑结构708可以包括与端板或基部结构704以及侧壁722和724分离地整体形成的第二板或板构件706以及第一和第二斜板710和714。斜板710和714中的每个的端部可以邻接或接触由基部结构704与侧壁722和724中的每个形成的顶点726和728。
[0074]桁架支撑结构708可以由与基部结构704以及侧壁722和724不同的材料制成。材料可以被选择用于桁架支撑结构708，使得第一和第二斜板710和714由一种材料形成，该材料具有处于压缩的有利的机械特性，或与可以被选择形成基部结构704以及侧壁722和724的材料相比，具有更耐基部结构704与板构件706之间的压缩力或负荷的机械特性。同样，用于基部结构704以及侧壁722和724的材料可以被选择以在张力负荷或力下提供有利的机械特性或更耐张力负荷或力。
[0075]此外，具有不同特性例如不同电气、导电、热、绝缘或其他有利特性的材料可以根据所述装配的应用或使用被选择形成桁架支撑结构708和基部结构704以及侧壁722和724。桁架支撑结构708也可应用于其他类型的机械装配。桁架支撑结构708也可以被称为压缩构件。倾斜构件710和714的横截面面积可以在所述构件接触顶点730和732的所述构件的端部处增加。这种附加面积可以降低构件710、714以及靠近顶点730和732的材料中的承载应力。此外，倾斜构件710和714的端部的增加的半径可以配合圆角半径734和736，进一步降低基部结构704中的应力集中。此外，包括但不限于喷丸硬化、润滑剂和涂层的表面处理可以保护基部结构704、圆角半径745和736以及桁架支撑结构708之间的接触表面。而且，桁架支撑结构708可以由电绝缘材料制成，这在特定应用中可能是有利的。
[0076]图8示出根据本公开的进一步实施例的包括桁架支撑结构808的桁架端垫机械装配800的示例的俯视图。桁架端垫机械装配800可以类似于机械装配500和700，除了紧固件516或螺栓可以被另一种类型的张力构件例如带状物816或其他类型的张力构件替换以夕卜。另一个不同可以是斜板810和814或压缩构件不与第二板或板构件806整体形成。张力构件或带状物816相对于螺纹螺栓的一个优点是带状物816消除了螺纹并且因此使带状物816可以更有效。为了向张力构件或带状物816添加张力，力可以如箭头834所示被施加于带状物816，以诱发张力到带状物816中以及压缩到压缩构件或斜板810和814中。
[0077]带状物816可以如图8所示与板构件806整体形成，或板构件806可以通过某些机构被附连到带状物816。第一斜板810可以包括紧靠由带状物816与板构件806形成的顶点的第一端部826。第一斜板810的相对端部828紧靠由第一侧壁822与端板或基部结构804形成的顶点。第一斜板810可以相对于基部结构804的平面的第一预定角度Θ从基部结构804延伸。
[0078]第二斜板814可以包括紧靠由带状物816与板构件806形成的顶点的第一端部830。第二斜板814的相对端部832可以紧靠由桁架端垫机械装配800的基部结构804与第二侧壁824形成的顶点。第二斜板814可以相对于基部结构804的平面的第二预定角度θ从基部结构804延伸。带状物816和第一与第二斜板810与814也可以适用于其他类型的机械装配。
[0079]图9示出根据本公开的又一个实施例的包括桁架支撑结构908的桁架端垫机械装配900的示例的俯视图。桁架端垫机械装配900可以类似于图5Α中的机械装配500，除了紧固件916可以更靠近侧壁中的一个，并且桁架支撑结构908可以是类似于图9所示的偏离中心的。桁架端垫机械装配900可以包括侧壁924，该侧壁924可以关于另一个侧壁922与紧固件916到相应侧壁922和924的距离成比例地更厚。此外，倾斜构件910和914的角度将相对于端板或基部结构904的平面是不同的，并且倾斜构件910和914的厚度可以改变以适应不同的压缩负荷。倾斜构件910和914的角度和厚度可以被调整为保持机械装配900的最小重量和最小化由偏心度产生的任何力矩。
[0080]参照图5-9描述的支撑结构或桁架支撑结构508-908也可应用于其他类型的装配。图10示出根据本公开的实施例的包括桁架支撑结构1008的桁架沟槽装配1000的示例的俯视图。桁架沟槽机械装配1000包括在侧壁1022与1024之间的毗邻的侧壁或底板1026。否则，桁架沟槽装配1000类似于参照图5Α和5Β描述的机械装配500。因为斜板1010和1014或压缩构件的宽度从接近螺栓1016的更小宽度“W1”变化到接近侧壁1022和1024的更大宽度“W2”，所以斜板1010和1014的厚度也可以从接近螺栓1016的更厚的维度变化到更薄的维度或接近每个侧壁1022和1024的厚度。斜板1010和1014或压缩构件的宽度和厚度可以变化，使得斜板1010和1014的横截面面积可以是基本恒定的。
[0081 ] 本文所述的示例性桁架端垫装配可以为结构的连接提供趋近结构的母体材料的硬度或刚度。这可能是因为本文所述的示例性桁架端垫装配提供从张力构件(例如，紧固件或螺栓)通过斜板或压缩构件到端板或基部结构的面积中的直接负荷路径，所述端板或基部结构的面积紧靠毗邻的镜面或附连张力构件的相对端部的配合的装配，类似于图6所示。因此，不再需要通常在现有技术的装配中要求的“趾部”面积，例如在图4中的趾部面积408。开口 1028示出趾部面积的去除。
[0082]图11示出根据本公开的实施例的不具有趾部面积和包括桁架端垫结构1108的桁架沟槽装配1100的示例的透视图。开口 1102示出被去除的趾部面积。来自所述紧固件或张力构件1116的力通过斜板1110和1114或压缩构件直接传递到端板或基部构件或结构1104以及侧壁1122和1124中。力的纵向分量由侧壁1122和1124通过剪切力传递到底面1126。桁架沟槽装配1100可以有效地夹住在斜板1110和1114与侧壁1122和1124的交叉点处的另一侧面上的毗邻的镜面装配，并且不像不具有本文所述的桁架结构的现有技术的端垫装配那样被夹在螺栓或紧固件的位置。
[0083]如前所述，现有技术的装配的限制是防止在圆角半径处过早开裂的底面与端板或端垫之间的圆角半径的尺寸。图11中的示例性桁架沟槽装配1100通过形成开口去除趾部面积而消除基部构件或结构1104与底面1126之间的接合，从而避免了这种不足。因为所述负荷路径不再在张力构件1116与底面1126之间直接行进，所以这两个元件的交叉点已经被去除。而且，由于所述装配的该部分的材料存在低应力，(如果有应力存在的话)，并且所述材料的存在对所述装配的任何其他部件的稳定性不是必需的，因此接近所述装配的前部的底面中的材料可以被去除，以形成开口 1102，从而具有在图10和11中的实施例中示出的“成扇形的”特征。
[0084]这种概念也可以被用于处理更大的偏心度，例如图12中具有大偏心度的螺栓1216的示例性桁架沟槽装配1200。图12示出根据本公开的另一个实施例的包括偏心的桁架端垫结构1208的桁架沟槽装配1200的示例的透视图。在这个实施例中，像桁架一样起作用的侧面构件1222和1224替换图11中的固态侧壁1122和1124。在这种装配中，就像在图11中示出的桁架沟槽装配1100中一样，螺栓1216张力负荷通过压缩构件1210和1214传递到侧面构件1222和1224，但不是通过剪切力将所述负荷转移到底面1226，所述负荷通过侧面构件1222和1224以轴向张力传递。所述轴向张力之后被剪切到桁架沟槽装配1200的端部1228附近的底面1226中。
[0085]由于桁架支撑结构1208的更高的偏心度，会需要水平构件以防止桁架沟槽装配1200在扇形1202附近的底面1226展开。如果在基部构件或结构1204中的孔1218是密切配合的孔，则存在传输横向负荷到桁架沟槽装配1200中的可能性。松配合的孔1218在图12中示出，以避免将横向负荷传输到桁架沟槽装配1200中的可能性。在这种情况下，对角线构件1230和1232可以如图12所示被添加，以有效转移这种横向负荷。
[0086]图13A示出根据本公开的实施例的包括桁架端垫结构1308的桁架角装配1300的示例的透视图。图13B示出沿线13B-13B提取的图13A的示例性桁架角装配1300的端视图。图13B也示出在端板1304以及斜板1310和1314中的内部张力和压缩应力。类似于本文所述的其他机械装配，螺栓1316或其他紧固件中的张力被两个斜板1310和1314或压缩构件传递到基部结构1304以及侧壁1322和1324中。在图13A和13B所示的桁架角装配1300中，被压缩构件1310和1314或斜板传输到侧壁1322和1324中的力由此分别被侧壁1322和1324的上外弦1326和1328传递到桁架角装配1300的端部1320，所述侧壁1322和1324接近桁架角装配1300的端部1320相遇或集合。
[0087]图14示出被紧固在一起用于连接两个结构1400和1402的一对现有技术的角夹100的俯视图。角夹100类似于参照图1描述的角夹100。图15A示出根据本公开的实施例的一对桁架角张力夹1500的俯视图,该一对桁架角张力夹1500中的每个包括用于接合两个结构1504和1506的桁架端垫支撑结构1502。图15B示出图15A的一对桁架角张力夹1500的俯视图，其说明了桁架角张力夹1500和桁架端垫支撑结构1502上的力或负荷以及装配的构件内的张力和压缩应力。每个桁架角张力夹1500可以包括基部构件或基部结构1508和板构件1510。第一斜板1512和第二斜板1514或压缩构件可以在板构件1510与基部结构1508之间延伸。桁架角张力夹1500可以被张力构件1516或螺栓夹在一起。每个桁架角张力夹1500包括从基部结构1508延伸的侧壁1518。每个侧壁1518可以基本垂直于基部结构1508延伸，但是根据应用，侧壁1518可以某些其他角度从端板1508延伸。桁架端垫支撑结构1502消除了张力构件1516的弯曲。因此，张力构件1516可以被制造得比与图14中的现有技术的角夹100关联的张力构件更小。此外，侧壁1518的厚度可以相比侧壁108被减少，如图15A和15B对比图4所示，这是因为相对于图14中的现有技术的角夹100，弯曲应力被桁架端垫支撑结构1502充分最小化。
[0088]如图15A和15B所示，在桁架端垫结构1502的一个侧面上的斜板1512或压缩构件不具有侧壁或毗邻于所述结构的垂直腿形件。这是不重要的，因为桁架装配的目的是在两个装配之间的配合表面处牢固地将两个侧壁1518夹紧到一起。斜板1512和1514或压缩构件仅在要求对称时存在，以便在张力构件1516的头部和沿基部构件或结构1508的配合表面的力是平衡的。除了净水平力以外，斜板1512-1514存在力平衡。净水平力由被拉伸的一对基部结构1508平衡。
[0089]如图15A和15B所示的斜板1512和1514或压缩构件布局也可以应用于角装配、沟槽装配和其他机械装配。图16示出被紧固在一起用于连接两个结构1602和1604的一对现有技术的角张力装配1600的俯视图。图17A示出根据本公开的实施例的一对桁架角张力装配1700的俯视图，该一对桁架角张力装配1700中的每个包括用于接合两个结构1704和1706的桁架端垫支撑结构1702。图17B示出图17A的一对桁架角张力装配1700的俯视图，其说明了张力夹和桁架端垫结构1702上的力或负荷，以及内部张力和压缩应力。在17A和17B的实施例中，桁架端垫支撑结构1702是与桁架角张力装配1700分离的组件，并且单独形成。桁架端垫支撑结构1702可以类似于参照图7描述的桁架支撑结构708，或其可以参照图6描述的整体方式布置。在其他实施例中，桁架端垫支撑结构1702可以被布置为参照图8描述的分离的工件。虽然图15中的装配1500和1700被示出为彼此镜像或基本相同，但是它们不是必须如此，并且具有不同的配置或是不同类型的装配。
[0090]桁架角张力装配1700的一个方面是其可以沿具有支持结构的所有边界从一个装配提供平滑的负荷转移到其配合的装配。桁架端垫布局的明显好处是其允许配合表面被非常紧密地夹紧到所述配合表面的位置，与如在第[0003]段的现有技术的装配中所讨论的被夹紧在远端位置(在螺栓或张力构件处)的现有技术的装配相反。现有技术的装配呈现在端垫弯曲处“展开”的趋向，从而降低了接合硬度。在本发明中描述的装配将在更高负荷下维持其接合硬度，直到张力构件伸展为使得装配分离。因此，在角夹的情况下，一个边缘被牢牢地夹紧。在沟槽张力夹的情况下，两个相对的侧面被夹紧。在角夹的情况下，两个毗邻的侧面被夹紧。在沟槽装配的情况下，三个侧面被夹紧。对于角张力夹，附加的边缘也被夹紧。这个附加的边缘不将轴向负荷从一个装配转移到其他装配，而是为螺栓、压缩构件以及角张力装配的其他腿形件或侧壁提供近乎对称的力系。
[0091]对于角装配和沟槽装配，所有四个边缘被夹紧，即使不是所有这些边缘均将负荷从一个装配转移到配合的装配。不过，就像在角张力夹的情况下，夹紧其他边缘在螺栓、压缩构件或斜板与侧壁处提供了负荷平衡。
[0092]桁架端垫装配的不同实施例已经通过使用矩形的多边形以及被用于将负荷从一个装配转移到配合的装配的所述矩形多边形的边缘子集进行了说明和描述。图18A-18E中的每个示出根据本公开的实施例的包括矩形多边形桁架端垫装配的不同装配1800-1808的俯视图。图18A中的装配是具有仅从角张力夹1800的一个侧面1810(由交叉阴影所示)延伸的侧壁的角张力夹1800。图18B中的装配是包括从桁架端垫装配1802的两个相对侧面延伸的侧壁1812和1814(由交叉阴影所示)的沟槽张力夹。图18C中的装配是包括从角装配1804的两个毗邻侧面延伸的侧壁1816和1818的角装配1804。图18D中的装配是包括从沟槽装配1806的三个侧面延伸的侧壁1820、1822和1824的沟槽装配1806。图18E中的装配是包括从全环绕装配1808的所有四个侧面延伸的侧壁1826-1832的全环绕装配1808。所述侧壁由图18A-18E中的交叉阴影示出。
[0093]现参照图18F，沟槽张力装配1830被示出。这种配置不同于迄今为止的配置，这是因为这种配置不具有所包括的端板。端板的功能(防止金字塔形状1832的基部展开分离)由在平行于金字塔1832的基部并且基本垂直于紧固件1833的纵轴的方向上以张力拉伸的倾斜金字塔形状1832的下部执行。从侧壁1836和1838延伸的每个装配的基部结构或基部构件1834只可以在侧壁1836与1838之间局部延伸。图18G仅示出在所指示的金字塔1832中具有张力和压缩力的金字塔1832。在金字塔侧面中的压缩力类似于图5B、15B和17B所示的斜板中的压缩力而取向。接近基部的金字塔侧面的下部经受环绕金字塔1832的基部的圆周方向上的张力。
[0094]图18H示出金字塔形状1840的另一个实施例的示例。在图18H中，材料已经被添加到金字塔1840的基面，使得这种配置或实施例与图18G所示的配置相比更硬并且更有效。
[0095]图181示出金字塔1842的另一个实施例的示例。在图181中，金字塔1832的斜板已经被大致沿金字塔1842的边缘的细长构件替换。这些细长构件承受压缩力。金字塔1842的基部的周边也由承受张力的细长构件构成。因此，周边细长构件具有如图5B、15B和17b所示的包括端板的装配的端板相同的约束功能。
[0096]如图18J所示的金字塔1844的配置或实施例类似于如图181所述的金字塔配置或实施例，除了周边的细长构件已经被对角线细长构件替换。所述对角线细长构件承受张力，并且也具有如图181所示的配置的周边细长构件的约束功能。本领域的技术人员应当明白，金字塔和基部中的材料可以许多方式布置，在本文中仅示出其中一部分。
[0097]参照图18H，需要指出，在装配的基面1846中的材料是在基部的平面中。参照图18J，需要指出，所述细长构件被布置为使得它们距配合另一个结构或相邻装配的基部的平面一定距离，从而更靠近螺栓头部。这个距离将导致在倾斜的细长构件中生成小的力矩。不过，如果由于更容易制造而以这种方式布置周边的细长构件是有利的，则这些相对小的力矩可以很容易被容忍。这种普遍原理适用于本公开中的所有装配。虽然由于重量节省的最大好处可以通过布置斜板和/或细长构件使得其只承受轴向张力或压缩力而实现，但在例如更容易制造或易于组装等其他方面提供了显著益处的情况下由距理想几何形状的小偏差产生的小力矩可以被容忍。
[0098]桁架端垫装配也可以不同形状形成，或可以包括不同形状的端垫，例如像三边或更多边的不规则多边形。这些边缘的子集可以将负荷从一个装配转移到配合的装配。对转移或不转移负荷的侧面的布局没有限制。为获得最佳效率，压缩构件或斜板被设置在具有配合的结构的那些点或边缘。图19A-19E中的每个示出根据本公开的实施例的包括不规则形状的桁架端垫装配的不同装配1900-1908的俯视图。从不规则装配1900-1908延伸的侧壁通过在延伸出页面的侧壁上划交叉影线而示出。图19D和19E示出不需要是直的装配的侧壁。尽管直的侧壁、斜板和端板通常是最有效的，但非直侧壁、斜板或端板也可以被使用。
[0099]图20A示出根据本公开的实施例的桁架端垫装配2000的示例的一部分的透视图。图20B示出图20A的示例性桁架端垫装配2000的平面视图。图20C示出图20B沿线20C-20C提取的示例性桁架端垫装配2000的横截面视图。图20D示出图20B沿线20D-20D提取的示例性桁架端垫装配2000的横截面视图。图20E示出图20B沿线20E-20E提取的示例性桁架端垫装配的端视图。
[0100]每个桁架端垫装配2000包括支撑装配2002。支撑装配2002可以包括整体形成的端板、基部结构或膜片2004以及侧壁2006和2008。膜片2004以及侧壁2006和2008可以在支撑装配2002中形成腔室2209。桁架端垫装配2000也可以包括张力构件或带状物2010。带状物2010承受张力负荷并且替换常规桁架端垫装配中的紧固件或螺栓。如图20C最佳显示的，支撑装配2002的基部结构或膜片2004包括在其中的开口 2011，带状物2010通过所述开口可以在配合的支撑装配2002a与2002b之间延伸，如图20B最佳显示的。一个支撑装配2002a的基部结构或膜片2004a可以不同于如图20B所示的配合的支撑装配2002b的基部结构或膜片2004b。基部结构或膜片2004a可以弯曲到支撑装配2002a的腔室2009中。或者，基部结构或膜片2004a可以具有延伸到支撑装配2002a的腔室2009中的凸缘2004b。在其他实施例中，所述端板可以是相同的。
[0101]桁架端垫装配2000也可以包括承受压缩负荷的一对压缩构件、斜板或弯管2012和2014。弯管2012和2014可以和之前描述的斜板相同或类似。
[0102]条状物2016或其他保持机构防止带状物2010滑过弯管2012和2014。条状物2016可以是允许弯管2012和2014中每个的端部如图20A和20B所示被保持的任何形状。带状物2010是包括第一带状物分段2010a和第二带状物分段2010b的分叉带状物。带状物2010围绕条状物2016延伸，并且可以限定第二板或执行先前实施例中的第二板的功能。条状物2016也替换螺栓头部或紧固件头部，同时又保留弯管2012和2014、压缩构件或斜板。因此，第一弯管2012或斜板的端部可以紧靠由围绕条状物2016或第二板延伸的带状物2010形成的顶点或中止点。第一弯管2012的相对端部可以紧靠由支撑装配2002的膜片2004与侧壁2008形成的顶点。同样，第二弯管2014或斜板可以紧靠由围绕条状物2016延伸的带状物2010形成的顶点或中止点，并且第一弯管2012的相对端部可以紧靠由支撑装配2002的膜片2004与另一个侧壁2006形成的顶点。第一弯管2012和第二弯管2014中的每个可以相对于膜片2004的平面的预定角度从膜片2004延伸。
[0103]弯管2012和2014可以专门形成，以便弯管的端部抵靠带状物分段2010a和2010b以及支撑装配2002的端板或膜片2004放置，使得承载应力可以被降低。弯管2012和2014的端部可以被处理或涂覆材料，使得所述弯管与支撑装配2002的两种材料之间存在有利的接口。例如，涂层可以被选择，以保护所述组件免受电化学腐蚀，增加或减少组件之间的摩擦系数，例如涂覆润滑剂或用于某些其他预期目的或性能特性的涂层。这种特征也可以应用于参照图7和8描述的装配。应变计元件也可以被安装或嵌入弯管2012和2014中，以测量装配2000中的负荷。
[0104]桁架端垫装配2000也可以包括凸轮2018或类似的特征，以使带状物2010的两个分段伸展分离，从而诱发带状物分段2010a与2010b中的额外张力。带状物2010替换常规装配中的螺栓或其他紧固件。凸轮2018可以包括用于操作凸轮2018以诱发带状物2010中的张力的旋钮2019，如图20C最佳显示的。带状物2010可以由金属材料或具有高张力强度的任何其他材料制成。带状物2010不需要极度坚硬，但需要足够硬，以便凸轮2018有效地张紧带状物分段20IOa和20IOb。凸轮2018可以是基本椭圆形的，使得在组装期间，凸轮2018的较小维度被取向为垂直于带状物2010的轴线。在装配2000的所有组件就位后，凸轮2018可以被旋转，使得凸轮2018的长维度垂直于带状物分段2010a和2010b的轴线，从而使所述分段伸展分离，以提供带状物2010中的张力和保留弯管2012和2014就位。通过旋转凸轮2018提供的张力产生被施加于带状物分段2010a和2010b的拉伸应变，所述拉伸应变足以在装配2000中施加预期的预负荷量。
[0105]如果带状物2010由固态金属材料制成，则带状物2010会在凸轮2018的伸展动作后形成。因此，如果装配2000被取出维护，带状物2010可以是类似于开口销的丢弃或一次性组件。进一步地，带状物2010可以由类似电缆的围绕条状物2016缠绕的多条导线形成。所述多条导线可以是在拉伸中相当坚硬和坚固的，但是在弯曲中是相当柔韧的。因此，凸轮2018的伸展动作不产生靠近条状物2016和靠近凸轮2018的多条导线中的大弯曲应力。小导线的可容许的应力通常大于固态材料的可容许的应力。因此，小横截面面积可以被采用。所述多条导线也可以提供对疲劳后果的抵抗力。如果一条导线一旦开裂，缺陷不会像固态可锻金属带状物中那样扩展到毗邻的导线。
[0106]带状物2010也可以由纤维，例如碳纤维、Kevlar或具有非常高的强度和硬度的类似纤维材料制成。Kevlar是杜邦公司(E.1.Dupont de Nemours and Company)在美国和/或其他国家的商标。使用这种纤维材料可以产生甚至更小的横截面面积，这相应降低了类似于先前描述的偏心度。如果非金属(非导电)材料被用于带状物2010，单个金属导线(或小型金属导线组)可以起到用于测量带状物2010中的负荷，从而测量装配2000中的负荷的应力计的作用。
[0107]凸轮2018可以包括棘爪或其他机构，以允许将就位的凸轮2018与处于拉伸的带状物2010锁定，以防止凸缘2018由于振动或其他环境效应从其优选准线中旋转出来。
[0108]盖子或固定杆2020可以被提供以防止条状物2016以及弯管2012和2014垂直移动离开支撑装配2002的下部壁2022和移出装配2000的腔室2009。
[0109]因为带状物2010、弯管2012和2014以及其他组件是分离的，所以它们中的每个可以根据装配2000的设计和应用由具有不同材料特性或属性，例如导电或绝缘属性、热传导或绝缘属性或其他材料属性的不同材料制成。所述组件也可以包括在期望或需要的情况下提供隔振程度的特征。如果装配2000是负荷较轻的装配，所述装配的特定组件可以被提供一定隔振程度的柔性材料替换。这些特征也可以应用于本文所述的其他装配。
[0110]图21示出根据本公开的实施例的用于类似于本文所述的机械装配中的桁架支撑结构2100的示例。桁架支撑结构2100也可以被称为压缩构件。桁架支撑结构2100或压缩构件可以是形状如图21所示的大致金字塔形的。类似于先前所描述的，桁架支撑结构2100可以包括两个斜板2102和2104，或由上部或顶部板2106接合的金字塔侧面。顶部板2106可以适于接收紧固件(未在图21中示出)。顶部板2106可以具有在其中形成以用于接收张力构件或紧固件的开口 2108，例如螺栓或类似于本文所述的紧固件的其他紧固件。所述张力构件或紧固件可以包括紧靠或接触开口 2108的周边或边界的头部或装配，以便所述紧固件被桁架支撑结构2100保持或保留，以便当张力被施加到所述紧固件时，将张力施加到紧固件以及压缩桁架支撑结构2100的斜板2102和2104或类似于如本文所示和所述的压缩构件。
[0111]在图21以及如上所述的其他桁架端垫装配实施例中的桁架支撑结构2100被示出包括基本平坦的斜板2102和2104。对于负荷更重的装配，与结构失稳或变形产生的结构不稳定性可能不会成为问题的斜板2102和2104的倾斜高度H相比，桁架支撑结构2100的厚度T可能需要足够大。不过，对于负荷更轻的装配，斜板2102和2104的厚度可能足够小，使得所述斜板的构成可能结构失稳。在这种情况下，斜板2102和2104的横截面不必是大致恒定的，而是可以改变厚度，或具有加强元件或可以形成为不同形状。图22A-22J中的每个是沿图21的线22A-22J提取的斜板2102和2104的不同横截面的示例。根据应用和负荷，斜板2102和2104中的每个可以具有如图22A-22J所示的示例性横截面中的不同的一个。
[0112]图23示出根据本公开的实施例的用于将第一结构连接到至少一个其他结构的方法2300的示例的流程图。所述第一结构和至少一个其他结构可以是飞行器、土木结构或其他配件或子配件的结构。在块2302中，紧固件的端部可以通过机械装配的端板中的开口接收，以将紧固件紧固到配合的机械装配，以便将第一结构连接到至少一个其他结构。
[0113]在块2304中，所述紧固件的相对端部由机械装配的第二板或上部板保留。所述紧固件的相对端部适于由第二板或顶部板保持或保留。
[0114]在块2306中，压缩构件的第一斜板或金字塔侧面可以在第二或上部板与端板之间延伸。所述压缩构件的第一斜板或金字塔侧面可以相对于所述端板的平面的第一预定角度从所述端板延伸。第一斜板或金字塔侧面可以与第二或上部板整体形成，或可以是桁架支撑结构或压缩构件的分离的组件。第一斜板或金字塔侧面可以由不同于端板的材料形成，以提供预期的性能特性或选择的属性，例如在压缩负荷、更轻重量等下的卓越性能。
[0115]在块2308中，压缩构件的第二板或金字塔侧面可以在第二或上部板与端板之间延伸。第二斜板或金字塔侧面可以相对于所述端板的平面的第二预定角度从所述端板延伸。第二斜板或金字塔侧面可以与第二板整体形成，或可以是所述支撑结构或压缩构件的分离的组件。第二板或金字塔侧面也可以由不同于端板的材料形成，以提供预期的性能特性或选择的属性，例如在压缩负荷、更轻重量等下的卓越性能。
[0116]在块2310中，结构例如飞行器结构、土木结构或其他结构可以被附连到从所述机械装配的端板延伸的侧壁，以形成配件。
[0117]本文所使用术语仅用于描述特定实施例的目的，并不是为了限制本公开。正如本文所使用的，除非上下文中明确指出，否则单数形式“一”，“一个”，“该”也包括复数形式。应当进一步理解，当用于本说明书时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其形成的组的存在或添加。
[0118]虽然本文已经对特定实施例进行了说明和描述，但是本领域普通技术人员应当明白，被计算以实现相同目的的任何布局可以替代所示出的特定实施例，并且本文所述的实施例具有在其他环境下的其他应用。这个应用是为了覆盖对本公开的任何修改或变更。所附权利要求并不意图将本公开的范围限制在本文所述的特定实施例。
【权利要求】
1.一种用于连接结构的机械装配，其包括: 基部结构； 板构件；以及 以与所述基部结构的预定间隔支撑所述板构件的支撑结构。
2.根据权利要求1所述的机械装配，其进一步包括: 紧固件；以及 形成在所述板构件中用于接收所述紧固件的孔，其中所述紧固件适于将所述机械装配附连到另一个机械装配。
3.根据前述任一项权利要求所述的机械装配，其中所述支撑结构包括桁架结构。
4.根据权利要求3所述的机械装配，其中所述桁架结构包括: 在所述板构件与所述基部结构之间延伸的第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及 在所述板构件与所述基部结构之间延伸的第二斜板，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
5.根据权利要求4所 述的机械装配，其进一步包括从所述基部结构延伸的至少一个侧壁，其中所述第一斜板在所述板构件与由所述基部结构和所述至少一个侧壁形成的顶点之间延伸。
6.根据权利要求5所述的机械装配，其进一步包括从所述基部结构延伸的至少一个其他侧壁，其中所述第二斜板在所述板构件与由所述基部结构和所述至少一个其他侧壁形成的顶点之间延伸。
7.根据权利要求4所述的机械装配，其中所述第一预定角度和第二预定角度是相等的。
8.根据权利要求4所述的机械装配，其中所述第一预定角度和第二预定角度是不同的角度。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的机械装配，其中所述基部、板构件、第一斜板和第二斜板由相同材料整体形成。
10.根据权利要求4-9中任一项所述的机械装配，其中所述第一斜板和第二斜板与所述板构件整体形成。
11.根据权利要求4-10中任一项所述的机械装配，其中所述第一斜板和第二斜板由一种材料形成，该材料与形成所述基部结构的材料相比包含在所述基部结构与板构件之间更耐压缩的机械属性。
12.根据前述任一项权利要求所述的机械装配，其进一步包括: 从所述基部结构的一个侧面延伸的第一侧壁； 从所述基部结构的距所述第一侧壁的相对侧面延伸的第二侧壁； 被附连到所述板构件的带状物； 第一斜板，其包括紧靠由所述带状物与所述板构件形成的顶点的第一端部，以及紧靠由所述第一侧壁与所述基部结构形成的顶点的相对端部，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及 第二斜板，其包括紧靠由所述带状物与所述板构件形成的顶点的第一端部，以及紧靠由所述基部结构与所述第二侧壁形成的顶点的相对端部，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
13.根据前述任一项权利要求所述的机械装配，其进一步包括: 从所述基部结构的一个侧面延伸的第一侧壁； 从所述基部结构的距所述第一侧壁的相对侧面延伸的第二侧壁； 条状物； 分叉带状物，其围绕所述条状物延伸以限定所述板构件并且包括从所述条状物延伸的第一带状物分段和第二带状物分段； 第一斜板，其包括紧靠围绕所述条状物的带状物的第一端部，以及紧靠由所述第一侧壁与所述基部结构形成的顶点的相对端部，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸； 第二斜板，其包括紧靠围绕所述条状物的带状物的第一端部，以及紧靠由所述基部结构与所述第二侧壁形成的顶点的相对端部，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸；以及 被布置在所述第一带状物分段与所述第二带状物分段之间以保持所述带状物就位的凸轮。
14.一种用于连接结构的方法，其包括: 通过机械装配的基部结构中的开口接收紧固件的一端，使所述紧固件紧固到配合的机械装配； 通过所述机械装配的板构件保留所述紧固件的相对端部，其中所述紧固件的相对端部适于由所述板构件保持； 在所述板构件与所述基部结构之间延伸第一斜板，其中所述第一斜板以相对于所述基部结构的平面的第一预定角度从所述基部结构延伸；以及 在所述板构件与所述基部结构之间延伸第二斜板，其中所述第二斜板以相对于所述基部结构的平面的第二预定角度从所述基部结构延伸。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述机械装配包括从所述基部结构延伸的侧壁，并且其中所述方法进一步包括将飞行器的结构附连到所述侧壁。
【文档编号】F16B5/12GK103917443SQ201280054037
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】R·E·格瑞普, M·K·休斯, D·J·巴齐勒 申请人:波音公司
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