耳片类接头铰链连接的衬套配合设计

单 康

耳片类接头铰链连接的衬套配合设计

单 康

对耳片类接头构成的铰链连接进行结构设计时，有些双耳接头的两耳片不可承受螺栓预紧力引起的弯矩载荷，本文提出利用组合衬套的形式，将螺栓预紧力加载于衬套上，既可以避免两耳片承受弯矩，又可以改善铰链连接孔的疲劳寿命。

在某型民用飞机的翼身整流罩结构设计中，使用了多组拉杆将翼身整流罩骨架连接于机身上，如图1所示。在此拉杆组件中，双耳接头通过四颗紧固件固定于机身蒙皮上；螺栓将接头和拉杆连接在一起，形成铰链连接。拉杆端部的内孔装有干涉配合的关节轴承，这种设计使得拉杆不仅可以绕轴转动，还可以在一定范围进行摆动运动，有利于安装和调整拉杆组件。

根据适航条例，此处铰链连接的受剪螺栓安装时需加载预紧力，使螺母紧密配合。而耳片接头的耳片厚度较薄（约为3.5mm），只允许承受剪切载荷，不可承受弯矩载荷，如图2所示。本文提出在铰链连接结构设计时使用组合衬套，可避免螺栓预紧力加载于两耳片之间。

结构设计方案一

图1 一组整流罩拉杆组件

图2 拉杆组件中的耳片接头

如图3所示，设计方案一中，将关节轴承压入拉杆内孔，两个凸缘衬套分别压入双耳接头内孔形成干涉配合，以增强接头内孔的耐磨性，提高孔的疲劳寿命。螺栓依次连接凸缘衬套、球轴承、筒衬套，其中螺栓与连接的零件配合为间隙配合。

螺栓加载预紧力后，会将预紧力加载于垫片、双耳接头左侧耳片、凸缘衬套、球轴承内圈、筒衬套和垫片上，双耳接头右侧耳片不受螺栓预紧力的作用。

图3 设计方案一（螺栓预紧力加载一侧耳片上）

图4 方案设计二（螺栓预紧力加载筒衬套上）

结构设计方案二

图4为第二种结构设计方案，与方案一不同之处在于，方案二允许拉杆相对于耳片接头可以在轴向游动。螺栓加载预紧力后，会将预紧力加载于垫片、筒衬套、球轴承内圈、筒衬套和垫片上，双耳接头两侧的耳片都不受螺栓预紧力的作用。

结束语

在铰链连接的结构设计中，巧用组合衬套，将螺栓上的预紧力加载在筒衬套上，从而避免其直接加载在两侧耳片之间。灵活运用衬套，不仅能够提高连接孔的疲劳寿命，而且便于在衬套受损时的拆装。另外，本文提出的两种衬套配合设计方案，对于设计者在进行铰链连接的结构设计具有一定的借鉴意义。

单康，男，硕士研究生，上海飞机设计研究院结构部。