CN212455403U - 一种用于失重环境的啮合式直线运动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于失重环境的啮合式直线运动装置，包括：主体，转动连接有驱动轮，所述驱动轮设有沿其圆周外侧设置的啮合部，且所述驱动轮通过驱动组件驱动以转动；导向组件，设有沿直线设置的啮合配合部，所述啮合部与所述啮合配合部相啮合；限位组件，两端分别连接于所述主体和所述导向组件，且所述限位组件滑动连接于所述主体和/或所述导向组件；所述驱动轮转动时，所述啮合部和所述啮合配合部不断啮合以使所述驱动轮带动所述主体在所述导向组件上移动。该装置不依赖重力，且装配精度要求低、空间变形适应能力强。

Description

一种用于失重环境的啮合式直线运动装置

技术领域

本实用新型属于直线运动机构技术领域，尤其涉及一种用于失重环境的啮合式直线运动装置。

背景技术

直线往复运动装置常常通过将旋转运动转换成直线运动，而在航天等空间无重力领域，直线往复运动装置需要在失重环境下保持正常工作。

应用在失重环境下的直线往复运动装置有：连杆机构、齿轮齿条机构、螺旋传动机构、带链传动机构以及绳索传动等。

连杆机构，如曲柄滑块机构、波塞利耶-利普金机构、萨鲁斯机构、霍肯机构等，具有润滑简单、可设计性强、成本低、承载能力强、工作可靠等优点，但其存在行程小、包络大、质量大、活动关节多、效率低等问题，严重限制了其在航天等对质量、包络要求比较高的领域的应用。

齿轮齿条机构寿命长、工作平稳、可靠性高，但在长行程条件下存在安装、制造要求较高、重量大、包络大、润滑难等难题。

螺旋传动为精密配合，对安装加工要求精度高，难以实现长距离传动。

链、带或绳传动，结构简单、可弯曲、安装要求低，适用于开放空间的直线传动，但存在张紧设计，长距离传动链路设计等影响寿命和可靠性的问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于失重环境的啮合式直线运动装置，该装置不依赖重力，且装配精度要求低、空间变形适应能力强。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种用于失重环境的啮合式直线运动装置，包括：

主体，转动连接有驱动轮，所述驱动轮设有沿其圆周外侧设置的啮合部，且所述驱动轮通过驱动组件驱动以转动；

导向组件，设有沿直线设置的啮合配合部，所述啮合部与所述啮合配合部相啮合；

限位组件，两端分别连接于所述主体和所述导向组件，且所述限位组件滑动连接于所述主体和/或所述导向组件；

所述驱动轮转动时，所述啮合部和所述啮合配合部不断啮合以使所述驱动轮带动所述主体在所述导向组件上移动。

根据本实用新型一实施例，所述驱动轮为链轮，所述啮合部为设于所述链轮的链齿。

根据本实用新型一实施例，所述导向组件包括两条平行设置的导轨，所述啮合配合部为设于两条导轨之间的若干连接轴，且相邻所述连接轴之间设有间隙，所述啮合部啮合于相邻所述连接轴之间。

根据本实用新型一实施例，包括若干第一滚轮，所述第一滚轮套设且转动连接于所述连接轴。

根据本实用新型一实施例，所述限位组件包括：

限位支架，固连于所述主体；

第二滚轮，转动连接于所述限位支架，且与所述导向组件远离所述主体的一端面接触，所述主体移动时，带动所述第二滚轮在所述导向组件上滚动。

根据本实用新型一实施例，所述驱动组件包括：

传动轴，转动连接于所述主体，所述驱动轮固连于所述传动轴，所述传动轴设有第一齿轮；

驱动装置，设于所述主体，所述驱动装置的输出轴设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)本实用新型实施例中通过啮合部和啮合配合部不断啮合以使驱动轮带动主体在导向组件上移动，且主体和导向组件之间通过限位组件限位，防止脱离，使得可以在无重力环境下使主体做直线运动，且通过啮合部和啮合配合部不断啮合使主体移动的形式，使得装配精度要求低、空间变形适应能力强。

(2)本实用新型实施例中包括若干第一滚轮，第一滚轮套设且转动连接于连接轴，使得驱动轮上的啮合部啮合于相邻连接轴的第一滚轮之间，当啮合部与第一滚轮接触时，第一滚轮可转动，以减小啮合部和连接轴之间的摩擦力，使得啮合更加顺畅。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1为本实用新型的一种用于失重环境的啮合式直线运动装置示意图一；

图2为本实用新型的一种用于失重环境的啮合式直线运动装置图1的局部放大图；

图3为本实用新型的一种用于失重环境的啮合式直线运动装置示意图二；

图4为本实用新型的一种用于失重环境的啮合式直线运动装置图3的局部放大图；

图5为本实用新型的一种用于失重环境的啮合式直线运动装置驱动组件局部示意图；

图6为本实用新型的一种用于失重环境的啮合式直线运动装置导向组件局部示意图。

附图标记说明：

1：主体；2：链轮；3：链齿；4：导轨；5：第一滚轮；6：限位支架；7：第二滚轮；8：传动轴；9：第一齿轮；10：输出轴；11：第二齿轮；12：驱动装置；13：安装座；14：压紧释放装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

参看图1至6，本实用新型的核心是提供一种用于失重环境的啮合式直线运动装置，包括主体1、导向组件和限位组件，主体1上转动连接有驱动轮，驱动轮设有沿其圆周外侧设置的啮合部，且驱动轮通过驱动组件驱动以转动；导向组件设有沿直线设置的啮合配合部，啮合部与啮合配合部相啮合；限位组件，两端分别连接于主体1和导向组件，且限位组件滑动连接于主体 1和/或导向组件，使主体1和导向组件连接在一起。驱动轮转动时，啮合部和啮合配合部不断啮合以使驱动轮带动主体1在导向组件上移动。

通过上述设置使得可以在无重力环境下使主体1做直线运动，且通过啮合部和啮合配合部不断啮合使主体1移动的形式，使得装配精度要求低、空间变形适应能力强。

下面对本实用新型的用于失重环境的啮合式直线运动装置作详细说明：

主体1为框架结构，用于承载本实用新型的结构和工作载荷，工作载荷随主体1移动。

驱动组件包括传动轴8和驱动装置12，传动轴8穿设于主体1，传动轴 8两侧通过轴承转动连接于主体1，传动轴8上固连有驱动轮。传动轴8的数量和每根传动轴8上设置的驱动轮的数量均不作限制，本实施例中，共设置两根传动轴8，每根传动轴8的两侧分别设置一个驱动轮。

传动轴8上套设且固连有第一齿轮9，驱动装置12安装于主体1上。主体1上还设有两个安装座13，驱动装置12的输出轴10穿设于两个安装座13，且通过轴承转动连接于两个安装座13，输出轴10上套设且固连有第二齿轮 11，且第二齿轮11位于两个安装座13之间，第一齿轮9和第二齿轮11啮合，输出轴10旋转，通过第一齿轮9和第二齿轮11传动带动传动轴8旋转，传动轴8带动驱动轮转动。驱动装置12为电机，或者电机加减速机的组合。

也可以设置多个电机，互为备份，从而提高装置的运动可靠性。工作时，其中一个电机加电转动，带动其对应的传动轴8转动，此时该传动轴8为主动轴，该电机为主动电机，其余电机空转。当主动电机发生故障时，备份电机加电，带动装置运动。

本实施例中，驱动轮为链轮2，啮合部为设于链轮2圆周外侧的链齿3。

导向组件包括两条平行设置的导轨4，导轨4通过相应的安装结构固定安装在星体结构上，本实施例中，两条导轨4一条为直形的导轨4、另一条为“L”形的导轨4。啮合配合部为设于两条导轨4之间的若干连接轴，且若干连接轴沿导轨4的长度方向均布设置，相邻连接轴之间设有间隙，链齿3 啮合于相邻连接轴之间的间隙中，也就是说链齿3插入相邻连接轴之间的间隙中，相当于形成齿轮齿条结构，链轮2转动时链齿3不断与若干连接轴啮合，使链轮2可以沿导轨4移动，以使主体1可以沿导轨4做直线运动。两条导轨4具有承载、啮合传动与导向三重功能，且结构简单、装调维护方便。

进一步的，每个连接轴上还套设且转动连接有第一滚轮5，也就是说在链轮2转动时，链齿3啮合于相邻连接轴的第一滚轮5之间，当链齿3与第一滚轮5接触时，第一滚轮5可转动，以减小链齿3和连接轴之间的摩擦力，使得啮合更加顺畅。

限位组件包括限位支架6和第二滚轮7，限位支架6为“V”形结构，其一端固连于主体1上，另一端位于导轨4远离主体1的一侧，且通过转轴转动连接有两个第二滚轮7，第二滚轮7与导轨4远离主体1的一端面接触，本实施例中第二滚轮7与“L”形的导轨4远离主体1的一端面接触。优选的，第二滚轮7安装时与“L”形的导轨4远离主体1的一端面留有一定的间隙，以适应导轨4的热变形，避免运动卡滞。限位组件防止了链轮2与导轨4脱离。

主体1移动时，带动第二滚轮7在导轨4上滚动，以实现限位组件与导向组件的滑动连接。当然第二滚轮7设置的数量此处不作限制。通过限位组件将主体1与导轨4的相对位置限制在一定的范围内，使链轮2上的链齿3 能够插入相邻第一滚轮5之间的间隙内，以实现有效啮合。

主体1上还设置有一套或多套压紧释放装置14，在火箭上升段，压紧释放装置14将主体1压紧在星体结构上，保证该装置能够承受上升段振动载荷；入轨后，压紧释放装置14解锁释放，不影响本装置的正常工作。

下面对本实用新型工作过程作进一步说明：

首先启动驱动装置12，驱动装置12的输出轴10通过第一齿轮9和第二齿轮11传动使传动轴8转动，传动轴8转动带动链轮2转动，链轮2在两条导轨4上啮合以滚动，以带动主体1沿导轨4做直线运动，且主体1直线运动时，带动第二滚轮7在“L”形的导轨4上滚动。改变驱动装置12的输出轴10的转向以实现主体1往复的直线运动。

本实用新型利用链轮2和两条导轨4之间的非共轭啮合传动实现将电机的旋转运动转换为主体1的直线往复运动，装配精度要求低、空间变形适应能力强、结构简单、成本低、安装维护方便、质量轻、行程大，因此十分适合应用于航天领域。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种用于失重环境的啮合式直线运动装置，其特征在于，包括：

主体，转动连接有驱动轮，所述驱动轮设有沿其圆周外侧设置的啮合部，且所述驱动轮通过驱动组件驱动以转动；

导向组件，设有沿直线设置的啮合配合部，所述啮合部与所述啮合配合部相啮合；

限位组件，两端分别连接于所述主体和所述导向组件，且所述限位组件滑动连接于所述主体和/或所述导向组件；

所述驱动轮转动时，所述啮合部和所述啮合配合部不断啮合以使所述驱动轮带动所述主体在所述导向组件上移动。

2.根据权利要求1所述的用于失重环境的啮合式直线运动装置，其特征在于，所述驱动轮为链轮，所述啮合部为设于所述链轮的链齿。

3.根据权利要求1所述的用于失重环境的啮合式直线运动装置，其特征在于，所述导向组件包括两条平行设置的导轨，所述啮合配合部为设于两条导轨之间的若干连接轴，且相邻所述连接轴之间设有间隙，所述啮合部啮合于相邻所述连接轴之间。

4.根据权利要求3所述的用于失重环境的啮合式直线运动装置，其特征在于，包括若干第一滚轮，所述第一滚轮套设且转动连接于所述连接轴。

5.根据权利要求1所述的用于失重环境的啮合式直线运动装置，其特征在于，所述限位组件包括：

限位支架，固连于所述主体；

第二滚轮，转动连接于所述限位支架，且与所述导向组件远离所述主体的一端面接触，所述主体移动时，带动所述第二滚轮在所述导向组件上滚动。

6.根据权利要求1所述的用于失重环境的啮合式直线运动装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

传动轴，转动连接于所述主体，所述驱动轮固连于所述传动轴，所述传动轴设有第一齿轮；

驱动装置，设于所述主体，所述驱动装置的输出轴设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合。

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