[发明专利]联动式空间对接锁紧与分离装置及方法

权利要求书

1.一种联动式空间对接锁紧与分离装置，其特征在于，包括联动机构（1）和导向机构（2），待补给飞行器与联动机构（1）连接，导向机构（2）安装于补给飞行器上，所述联动机构包括上外壳（1-a）、下外壳(1-b)、限位滑道（1-c）、导向锥（1-d）、电连接器插头（1-e）、液路断接器插头（1-f）、涡轮—齿轮传动系（1-g）以及串联曲柄滑块组（1-h）；所述上外壳（1-a）为联动机构与待补给飞行器提供安装接口，周围设计有缺口；所述下外壳（1-b）通过与上外壳（1-a）联接，为所述齿轮传动系（1-g）和串联曲柄滑块组（1-h）提供安装支撑，同时为导向锥（1-d）、电连接器插头（1-e）以及液路断接器插头（1-f）提供安装位置；所述限位滑道（1-c）安装于上外壳（1-a）缺口处；所述导向锥（1-d）与下外壳（1-b）安装孔配合安装；所述导向机构包括底座（2-a）、导向组件（2-b）、电连接器插座（2-c）、液路断接器插座（2-d）；所述底座（2-a）为导向机构（2）与补给飞行器提供安装接口，底座（2-a）上均布导向锥口（2-a-1），用于对导向锥（1-d）进行导向，底座（2-a）上均布平台（2-a-2），用于安装导向组件（2-b）；所述电连接器插座（2-c）在下外壳（1-b）上均布；所述串联曲柄滑块组（1-h）由多组结构参数相同的曲柄滑块机构串联组成，每个曲柄滑块机构包括曲拐（1-h-1）、从动柄（1-h-2）、连杆（1-h-3）、锁紧杆（1-h-4）、辊子（1-h-5）、辊销（1-h-6），所述曲拐（1-h-1）通过螺钉（1-h-7）安装在下外壳（1-b）上，曲拐（1-h-1）与螺钉（1-h-7）配合部位为光轴段，曲拐（1-h-1）可绕光轴段旋转；所述连杆（1-h-3）通过销钉（1-h-8），实现驱动柄—曲拐或者曲拐—曲拐联接；所述辊子（1-h-5）通过辊销（1-h-6）安装在锁紧杆（1-h-4）上；所述导向组件（2-b）包括支架（2-b-1）、楔块（2-b-2）、弹簧（2-b-3）、曲杆（2-b-4）；所述支架（2-b-1）安装在底座（2-a）的平台（2-a-2）上，支架（2-b-1）用于实现锁紧/分离过程中对辊子（1-h-5）进行导向支撑，所述楔块（2-b-2）和弹簧（2-b-3）套装在曲杆（2-b-4）上，楔块（2-b-2）上设计有与锁紧杆（1-h-4）相对应的自锁角斜面，所述曲杆（2-b-4）安装在支架（2-b-1）上；联动机构通过涡轮—齿轮传动系（1-g）将机械臂输入的负载转矩传递至串联曲柄滑块机构组（1-h）进行联动，最终在导向机构（2）的作用下，实现联动机构（1）与导向机构（2）的刚性锁紧与解锁分离。

2.如权利要求1所述的联动式空间对接锁紧与分离装置，其特征在于，所述涡轮—齿轮传动系（1-g）主要由蜗杆（1-g-1）、涡轮（1-g-2）、大齿轮轴（1-g-3）、小齿轮（1-g-4）、驱动柄（1-g-7）、轴承一（1-g-5）、轴承二（1-g-6）、轴承端盖（1-g-8）组成；所述蜗杆（1-g-1）通过轴承一（1-g-5）安装在上外壳（1-a）上；所述大齿轮轴（1-g-3）通过在两端安装轴承二（1-g-6），套装在上外壳（1-a）下外壳（1-b）之间；所述涡轮（1-g-2）通过花键套装在大齿轮轴（1-g-3）上；所述小齿轮（1-g-4）上设计有驱动柄( 1-g-7) ，用来向串联曲柄滑块组（1-h）传递负载转矩，通过螺钉（1-g-9）安装在下外壳（1-b）上，驱动柄（1-g-7）与螺钉（1-g-9）配合部位为光轴段，驱动柄（1-g-7）可绕光轴段旋转。

3.如权利要求2所述的联动式空间对接锁紧与分离装置，其特征在于，所述支架（2-b-1）上设计有限位凸台，刚性锁紧后，下外壳（1-b）底部边缘落在限位凸台上。

4.一种如权利要求3所述的联动式空间对接锁紧与分离装置的锁紧与分离方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、机械臂捕获联动机构（1），将导向锥（1-d）缓缓插入导向机构（2）对应的导向锥口（2-a-1）中并推送，直至辊子（1-h-5）落在支架（2-b-1）斜面上平台；

步骤二、机械臂驱动蜗杆（1-g-1）输入一定的负载力矩M，驱动涡轮（1-g-2）转动，带动小齿轮（1-g-4）转动，将负载力矩传递至串联曲柄滑块组（1-h）；

步骤三、在负载力矩M作用下，驱动柄（1-g-7）通过连杆（1-h-3），带动第一个曲拐（1-h-1）转动，第一个曲拐（1-h-1）通过连杆（1-h-3），带动第二个曲拐（1-h-1）转动，依次，整个串联曲柄滑块组（1-h）联动，锁紧杆（1-h-4）同时向外径向扩张；

步骤四、锁紧杆（1-h-4）扩张同时，辊子（1-h-5）进入支架（2-b-1）斜面，支架（2-b-1）上斜面对辊子（1-h-5）产生的向下挤压力，联动机构（1）整体向导向机构（2）靠近；

步骤五、辊子（1-h-5）即将到达斜面下平台时，锁紧杆（1-h-4）前端自锁斜面与楔块（2-b-2）自锁斜面缓缓贴合，并推动楔块（2-b-2）沿曲杆（2-b-4），自适应向外径向滑动，直至两斜面贴合；至此，两机构实现刚性连接，电连接器、液路断接器接通，进行补给、加注任务；

步骤六、之后，机械臂对蜗杆（1-g-1）输入相反的负载力矩M，锁紧杆（1-h-4）向内径向收缩，支架（2-b-1）下斜面对辊子（1-h-5）产生向上的支撑力，联动机构（1）相对导向机构（2）整体向上移动，两机构实现解锁分离。