[發明專利]一種異種材料的橢圓鎖扣接頭及其制備方法

有效

• 申請號: 202110407561.3
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113172394B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 崔一南;吳俊豪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B22D19/16;F16B1/00
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

1.一種異種材料的橢圓鎖扣接頭，其特征在于，包括：

第一連接材料本體(1)，所述第一連接材料本體(1)上設置有第一橢圓鎖扣；

第二連接材料本體(2)，所述第二連接材料本體(2)的材料與所述第一連接材料本體(1)的材料不同，所述第二連接材料本體(2)上設置有與所述第一橢圓鎖扣相配合的第二橢圓鎖扣；

其中，所述第一連接材料本體的強度大于所述第二連接材料本體的強度；

所述第一連接材料本體(1)與所述第二連接材料本體(2)通過所述第一橢圓鎖扣和所述第二橢圓鎖扣連接；

所述第一橢圓鎖扣包括多個第一橢圓爪齒(3)，所述多個第一橢圓爪齒(3)在所述第一連接材料本體(1)的一側沿直線均勻排列；

所述第二橢圓鎖扣包括多個第二橢圓爪齒(4)，所述多個第二橢圓爪齒(4)在所述第二連接材料本體(2)的一側沿直線均勻排列；

兩個相鄰的所述第一橢圓爪齒(3)之間設置有與所述第二橢圓爪齒(4)相配合的第一橢圓溝槽；

兩個相鄰的所述第二橢圓爪齒(4)之間設置有與所述第一橢圓爪齒(3)相配合的第二橢圓溝槽；

其中，所述第一橢圓爪齒的長軸的尺寸是根據所述第一連接材料本體的長度確定的，所述第一橢圓爪齒的長軸的尺寸為所述第一連接材料本體的長度的四分之一至八分之一；

所述第一橢圓爪齒和所述第二橢圓爪齒采取預設離心率的橢圓形貌，以預設接觸角作為交錯爪齒構型，其中，所述預設離心率的取值范圍為：0.75～0.9，所述預設接觸角的取值范圍為：20～35度；

第一橢圓爪齒和第二橢圓爪齒的長軸的尺寸比是根據所述第一連接材料本體的抗拉強度、所述第一連接材料本體的抗剪強度、所述第二連接材料本體的抗拉強度、所述第二連接材料本體的抗剪強度確定的，所述第一橢圓爪齒和第二橢圓爪齒的長軸的尺寸比小于1；所述尺寸比計算時以為目標，得到計算出的尺寸比的最小值，其中，所述第一連接材料本體的抗拉強度、抗剪強度分別為σ_1A、σ_2A；所述第二連接材料本體的抗拉強度、抗剪強度分別為σ_1B、σ_2B；所述第一連接材料本體和所述第二連接材料本體的抗拉特征截面尺寸分別為L₁和L₂，抗剪特征截面尺寸為h₁和h₂；

第二橢圓爪齒的長軸的尺寸，是根據第一橢圓爪齒的長軸的尺寸和所述尺寸比確定的。

2.一種異種材料的橢圓鎖扣接頭的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1所述的異種材料的橢圓鎖扣接頭，所述方法包括：

根據第一連接材料本體和第二連接材料本體的材料特性和結構應用工況，設計第一橢圓鎖扣和第二橢圓鎖扣的尺寸；

從所述第一連接材料本體和所述第二連接材料本體中確定出材料熔點較高的為所述第一連接材料本體；

根據所述第一橢圓鎖扣的尺寸，通過機床在所述第一連接材料本體上加工出所述第一橢圓鎖扣；

通過機械加工的方式在所述第二連接材料本體上加工出所述第二橢圓鎖扣，并將所述第一橢圓鎖扣和所述第二橢圓鎖扣嵌合；或，

通過澆筑的方式在所述第一連接材料本體上澆筑出與所述第一橢圓鎖扣相配合的所述第二橢圓鎖扣以及所述第二連接材料本體；以得到包含所述第一連接材料本體、所述第二連接材料本體、所述第一橢圓鎖扣和所述第二橢圓鎖扣的異種材料的橢圓鎖扣接頭。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，

通過機械加工的方式在所述第二連接材料本體上加工出所述第二橢圓鎖扣，并將所述第一橢圓鎖扣和所述第二橢圓鎖扣嵌合，包括：

根據所述第二橢圓鎖扣的尺寸，通過機床在所述第二連接材料本體上加工出第二橢圓鎖扣；

將所述第一連接材料本體和所述第二連接材料本體按照橢圓爪齒的形貌相對貼合放置，然后沿橢圓溝槽滑動嵌合，以拼接成完整的異種材料的橢圓鎖扣接頭。