CN105292520B - 一种联动式空间重复锁紧释放机构 - Google Patents

Abstract

一种联动式空间重复锁紧释放机构，它涉及一种重复锁紧释放机构，具体涉及一种联动式空间重复锁紧释放机构。本发明为了解决现有的锁紧释放机构在锁紧过程中存在可靠性和操控性差的问题。本发明包括可重复锁紧释放机构和联动驱动机构，所述可重复锁紧释放机构包括锁紧机构和被锁紧组件，所述锁紧机构包括连杆、摇杆连杆轴、摇杆、锁钩摇杆轴、锁钩、锁紧壳体、轴承底座、蜗杆、蜗轮、第一过渡齿轮、第一过渡齿轮轴、第二过渡齿轮轴、第二过渡齿轮、曲柄齿轮、曲柄连杆轴、摇杆轴和曲柄齿轮轴。本发明用于航空航天领域。

Description

一种联动式空间重复锁紧释放机构

技术领域

本发明涉及一种重复锁紧释放机构，具体涉及一种联动式空间重复锁紧释放机构，属于航空航天领域。

背景技术

在航空航天领域，航天器与有效载荷的连接分离大多采用爆炸螺栓与火工切割器等火工装置，该装置虽然具有结构简单、可靠性高等特点，但无法实现在轨重复锁紧功能，同时火工分离产生的巨大冲击对空间操控平台的姿态和精度控制均产生严重影响。

近年来，随着空间站建设与空间探测技术的发展，天地往返系统对所运输的大尺寸、重载物资以及空天飞行器舱门的锁紧—释放—再锁紧需求日益强烈，同时各种空间操控平台在轨无冲击释放精密有效载荷的任务要求也越来越多。此外，空间在轨维护也需要重复锁紧机构。原有的一次性锁紧技术和火工解锁装置已经无法满足当前和未来空间任务的要求，因此，现阶段亟需研制具有空间重复锁紧释放功能的新型空间连接分离机构。

目前，美国和日本围绕空间站外暴露平台建设及货物转移运输要求，先后开展了货运飞船货盘及航天飞机舱门的可重复锁紧机构设计与研究，并经过了飞行验证，证实其设计的有效性和可靠性。在我国，尽管近年来在航天器连接与分离机构领域的研究取得了诸多技术成果和工程应用，但针对现有空天飞行器舱门及有效载荷的可重复锁紧释放机构尚处于空白。目前国内外的空间重复锁紧释放机构都配备有独立的电机，在锁紧点比较多的情况下，电机数量也随之增多，这不仅会增加控制难度，还会增加整个锁紧系统重量、功耗和成本。

因此，针对上述问题，提出一种具有联动式、重复锁紧释放的锁紧释放机构。

发明内容

本发明为解决现有的锁紧释放机构在锁紧过程中存在可靠性和操控性差的问题，进而提出一种联动式空间重复锁紧释放机构。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括可重复锁紧释放机构和联动驱动机构，所述可重复锁紧释放机构包括锁紧机构和被锁紧组件，所述锁紧机构包括连杆、摇杆连杆轴、摇杆、锁钩摇杆轴、锁钩、锁紧壳体、轴承底座、蜗杆、蜗轮、第一过渡齿轮、第一过渡齿轮轴、第二过渡齿轮轴、第二过渡齿轮、曲柄齿轮、曲柄连杆轴、摇杆轴和曲柄齿轮轴，轴承底座安装在锁紧壳体内，蜗杆一端插装在轴承底座上，蜗杆的另一端穿过锁紧壳体的侧壁漏在外，第一过渡齿轮轴插装在锁紧壳体内，蜗轮、第一过渡齿轮套装在第一过渡齿轮轴上，蜗轮与蜗杆啮合，第二过渡齿轮通过第二过渡齿轮轴插装在锁紧壳体内，第二过渡齿轮与第一过渡齿轮啮合，曲柄齿轮通过曲柄齿轮轴安装在锁紧壳体内，曲柄齿轮与第二过渡齿轮啮合，连杆的一端通过曲柄连杆轴与曲柄齿轮连接，连杆的另一端通过摇杆连杆轴与摇杆的一端连接，摇杆的另一端通过锁钩摇杆轴与锁钩的根部端连接，锁钩的钩口与所述被锁紧组件连接，所述联动驱动机构与蜗杆的另一端连接。

进一步的，所述被锁紧机构包括加载杆、加载螺母、被锁紧轴和被锁紧壳体，加载杆插装被锁紧壳体内，加载杆的上端与加载螺母连接，加载杆的下端与被锁紧轴连接，被锁紧轴与锁钩的钩口挂接。

进一步的，所述锁紧机构还包括角块、单齿曲柄和微动开关，单齿曲柄的一端与曲柄齿轮连接，单齿曲柄的另一端与安装在锁紧壳体侧壁上的安装口处的微动开关接触，角块安装在锁紧壳体侧壁上的安装口处。

进一步的，所述锁紧机构还包括拉簧，锁钩的根部端通过拉簧与轴承底座连接。

进一步的，所述联动驱动机构包括电机、联动机构壳体、新型齿轮减速器、第一输入齿轮轴、第二输入齿轮轴、第三输入齿轮轴、第一输出齿轮、第二输出齿轮、第三输出齿轮和软轴，第一输入齿轮轴、第二输入齿轮轴、第三输入齿轮轴由上至下依次并排设置在联动机构壳体内，第一输出齿轮套装在第一输入齿轮轴，第二输出齿轮套装在第二输入齿轮轴上，第三输出齿轮套装第三输入齿轮轴上，第一输出齿轮与第二输出齿轮啮合，第二输出齿轮与第三输出齿轮啮合，第三输入齿轮轴通过软轴与蜗杆的另一端连接，电机的转动轴通过新型齿轮减速器与第二输入齿轮轴连接，第三输入齿轮轴通过软轴与蜗杆连接。

本发明的有益效果是：1.本发明的被锁组件、锁勾机构、曲柄摇杆机构、传动组件以及锁壳交叉布置，结构简单、紧凑，能够使被固定物的所有自由度完全被限制；2.本发明的曲柄摇杆机构工作在反向锁钩死点位置附近，具有大増力比，较小的驱动力矩可在锁紧耳轴上产生很大的锁紧力，使锁紧紧固可靠；3.本发明解锁过程冲击极小，对航天器本体及被分离对象的姿态及稳定性控制无影响；4、本发明能够实现单个电机对多个可重复锁紧释放机构的控制，只要电机力矩满足要求就可以带动多个可重复锁紧释放机构工作，是一种联动式机构。5.本发明采用钢丝软轴可以实现对可重复锁紧机构在非同轴和不共面情况下的布局和驱动。6.本发明可重复锁紧机构的锁钩可对被锁紧轴实施小范围的捕获。

附图说明

图1是本发明的主剖视图，图2是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种联动式空间重复锁紧释放机构包括可重复锁紧释放机构和联动驱动机构，所述可重复锁紧释放机构包括锁紧机构和被锁紧组件，所述锁紧机构包括连杆3、摇杆连杆轴4、摇杆5、锁钩摇杆轴6、锁钩8、锁紧壳体14、轴承底座15、蜗杆25、蜗轮26、第一过渡齿轮27、第一过渡齿轮轴28、第二过渡齿轮轴29、第二过渡齿轮30、曲柄齿轮31、曲柄连杆轴32、摇杆轴33和曲柄齿轮轴34，轴承底座15安装在锁紧壳体14内，蜗杆25一端插装在轴承底座15上，蜗杆25的另一端穿过锁紧壳体14的侧壁漏在外，第一过渡齿轮轴28插装在锁紧壳体14内，蜗轮26、第一过渡齿轮27套装在第一过渡齿轮轴28上，蜗轮26与蜗杆25啮合，第二过渡齿轮30通过第二过渡齿轮轴29插装在锁紧壳体14内，第二过渡齿轮30与第一过渡齿轮27啮合，曲柄齿轮31通过曲柄齿轮轴34安装在锁紧壳体14内，曲柄齿轮31与第二过渡齿轮30啮合，连杆3的一端通过曲柄连杆轴32与曲柄齿轮31连接，连杆3的另一端通过摇杆连杆轴4与摇杆5的一端连接，摇杆5的另一端通过锁钩摇杆轴6与锁钩8的根部端连接，锁钩8的钩口与所述被锁紧组件连接，所述联动驱动机构与蜗杆25的另一端连接。

本实施方式中通过驱动曲柄杆带动连杆及摇杆转动，从而驱动锁勾的摆正与下行，当曲柄杆与连杆夹角接近反向死点位置时，摇杆上的锁钩开始压紧被锁紧轴；继续驱动曲柄杆，锁勾将对被锁紧轴持续施加预紧力，直至达到预定范围。保证锁紧机构发射过程中锁紧的可靠性。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种联动式空间重复锁紧释放机构的被锁紧机构包括加载杆9、加载螺母10、被锁紧轴11和被锁紧壳体12，加载杆9插装被锁紧壳体12内，加载杆9的上端与加载螺母10连接，加载杆9的下端与被锁紧轴11连接，被锁紧轴11与锁钩8的钩口挂接。

本实施方式的技术效果是：如此设置，通过转动加载螺母10可实现加载杆9的上下直线移动，进而实现对被锁紧轴11的位置调节。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种联动式空间重复锁紧释放机构的锁紧机构还包括角块1、单齿曲柄2和微动开关7，单齿曲柄2的一端与曲柄齿轮31连接，单齿曲柄2的另一端与安装在锁紧壳体14侧壁上的安装口处的微动开关7接触，角块1安装在锁紧壳体14侧壁上的安装口处。

本实施方式的技术效果是：如此设置，锁紧状态下微动开关7与曲柄齿轮22上的单齿曲柄2相接触以释放关闭电机的信号。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种联动式空间重复锁紧释放机构的锁紧机构还包括拉簧13，锁钩8的根部端通过拉簧13与轴承底座15连接。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种联动式空间重复锁紧释放机构的联动驱动机构包括电机21、联动机构壳体、新型齿轮减速器20、第一输入齿轮轴17、第二输入齿轮轴19、第三输入齿轮轴22、第一输出齿轮16、第二输出齿轮18、第三输出齿轮23和软轴24，第一输入齿轮轴17、第二输入齿轮轴19、第三输入齿轮轴22由上至下依次并排设置在联动机构壳体内，第一输出齿轮16套装在第一输入齿轮轴17，第二输出齿轮18套装在第二输入齿轮轴19上，第三输出齿轮23套装第三输入齿轮轴22上，第一输出齿轮16与第二输出齿轮18啮合，第二输出齿轮18与第三输出齿轮23啮合，第三输入齿轮轴22通过软轴24与蜗杆25的另一端连接，电机21的转动轴通过新型齿轮减速器20与第二输入齿轮轴19连接，第三输入齿轮轴22通过软轴24与蜗杆25连接。

本实施方式的技术效果是：如此设置，单个电机带动输入齿轮旋转，输出齿轮与多个输出齿轮啮合，带动与输出齿轮相对应连接的软轴旋转，从而带动锁紧机构工作。其他组成及连接关系与具体实施方式一相同。

工作原理

锁紧机构的解锁和再锁紧驱动通过蜗轮蜗杆传动、两级齿轮传动来实现。锁紧时，电机通过软轴先驱动蜗杆转动，然后带动蜗轮转动，与蜗轮固连的第一过渡齿轮驱动与之啮合的第二过渡齿轮，最后驱动曲柄摇杆机构执行锁紧与解锁功能。锁紧结束时，微动开关被曲柄单齿触发发出信号使得电机断电停止。当解锁信号发出后，电机反转带动曲柄齿轮逆时针转动，锁钩先释放预紧力然后摆开一个角度，实现对被锁紧轴的释放，当锁钩触发第二微动开关时，电机停止转运转，解锁过程结束。

锁紧机构是通过驱动机构中单个输入齿轮与多个输出齿轮啮合，输出齿轮轴通过与软轴连接把动力传到锁紧机构的蜗杆上的方式实现联动锁紧释放。电机通电带动行星齿轮减速器转动，然后带动输入齿轮旋转，输入齿轮与多个输出齿轮啮合，从而带动输出齿轮旋转，输出齿轮与输出齿轮轴通过键连接，输出齿轮轴与软轴连接，从而带动软轴旋转，软轴另一端和锁紧机构的蜗杆连接，实现软轴带动蜗杆旋转，以上述方式把动力从电机传到锁紧装置蜗杆上。

Claims (5)

1.一种联动式空间重复锁紧释放机构，其特征在于：所述一种联动式空间重复锁紧释放机构包括可重复锁紧释放机构和联动驱动机构，所述可重复锁紧释放机构包括锁紧机构和被锁紧组件，所述锁紧机构包括连杆(3)、摇杆连杆轴(4)、摇杆(5)、锁钩摇杆轴(6)、锁钩(8)、锁紧壳体(14)、轴承底座(15)、蜗杆(25)、蜗轮(26)、第一过渡齿轮(27)、第一过渡齿轮轴(28)、第二过渡齿轮轴(29)、第二过渡齿轮(30)、曲柄齿轮(31)、曲柄连杆轴(32)、摇杆轴(33)和曲柄齿轮轴(34)，轴承底座(15)安装在锁紧壳体(14)内，蜗杆(25)一端插装在轴承底座(15)上，蜗杆(25)的另一端穿过锁紧壳体(14)的侧壁漏在外，第一过渡齿轮轴(28)插装在锁紧壳体(14)内，蜗轮(26)、第一过渡齿轮(27)套装在第一过渡齿轮轴(28)上，蜗轮(26)与蜗杆(25)啮合，第二过渡齿轮(30)通过第二过渡齿轮轴(29)插装在锁紧壳体(14)内，第二过渡齿轮(30)与第一过渡齿轮(27)啮合，曲柄齿轮(31)通过曲柄齿轮轴(34)安装在锁紧壳体(14)内，曲柄齿轮(31)与第二过渡齿轮(30)啮合，连杆(3)的一端通过曲柄连杆轴(32)与曲柄齿轮(31)连接，连杆(3)的另一端通过摇杆连杆轴(4)与摇杆(5)的一端连接，摇杆(5)的另一端通过锁钩摇杆轴(6)与锁钩(8)的根部端连接，锁钩(8)的钩口与所述被锁紧组件连接，所述联动驱动机构与蜗杆(25)的另一端连接。

2.根据权利要求1所述一种联动式空间重复锁紧释放机构，其特征在于：所述被锁紧机构包括加载杆(9)、加载螺母(10)、被锁紧轴(11)和被锁紧壳体(12)，加载杆(9)插装被锁紧壳体(12)内，加载杆(9)的上端与加载螺母(10)连接，加载杆(9)的下端与被锁紧轴(11)连接，被锁紧轴(11)与锁钩(8)的钩口挂接。

3.根据权利要求1所述一种联动式空间重复锁紧释放机构，其特征在于：所述锁紧机构还包括角块(1)、单齿曲柄(2)和微动开关(7)，单齿曲柄(2)的一端与曲柄齿轮(31)连接，单齿曲柄(2)的另一端与安装在锁紧壳体(14)侧壁上的安装口处的微动开关(7)接触，角块(1)安装在锁紧壳体(14)侧壁上的安装口处。

4.根据权利要求1所述一种联动式空间重复锁紧释放机构，其特征在于：所述锁紧机构还包括拉簧(13)，锁钩(8)的根部端通过拉簧(13)与轴承底座(15)连接。

5.根据权利要求1所述一种联动式空间重复锁紧释放机构，其特征在于：所述联动驱动机构包括电机(21)、联动机构壳体、新型齿轮减速器(20)、第一输入齿轮轴(17)、第二输入齿轮轴(19)、第三输入齿轮轴(22)、第一输出齿轮(16)、第二输出齿轮(18)、第三输出齿轮(23)和软轴(24)，第一输入齿轮轴(17)、第二输入齿轮轴(19)、第三输入齿轮轴(22)由上至下依次并排设置在联动机构壳体内，第一输出齿轮(16)套装在第一输入齿轮轴(17)，第二输出齿轮(18)套装在第二输入齿轮轴(19)上，第三输出齿轮(23)套装第三输入齿轮轴(22)上，第一输出齿轮(16)与第二输出齿轮(18)啮合，第二输出齿轮(18)与第三输出齿轮(23)啮合，第三输入齿轮轴(22)通过软轴(24)与蜗杆(25)的另一端连接，电机(21)的转动轴通过新型齿轮减速器(20)与第二输入齿轮轴(19)连接，第三输入齿轮轴(22)通过软轴(24)与蜗杆(25)连接。