一种模块化对接机构的自锁式平面连接装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110775305A(43)申请公布日2020.02.11(21)申请号201911092369.9(22)申请日2019.11.11(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人贾富道宁昕岳晓奎袁建平(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人顾潮琪(51)Int.Cl.B64G1/64(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种模块化对接机构的自锁式平面连接装置(57)摘要本发明提供了一种模块化对接机构的自锁式平面连接装置，基于蜗轮蜗杆自锁基本原理，电动机利用减速器将高转速、小扭矩的力转化为低转速、大扭矩的力，减速器通过带动涡杆旋转，从而带动齿条，使得两个齿条相向运动，再通过齿轮齿条传动方式，带动两对钩爪反向旋转，实现抱紧与锁死。本发明通过采用错开90度角的同型异构装置布局，可以实现空间变构型模块间的可靠的连接及锁死，避免了公母型的设计方案，具有结构紧凑、连接后无需耗能维持、自锁可靠性高、设计方案工程实用性强的特点，满足了有限控制单元、有限安装空间的变构型模块的连接需求。CN110775305ACN110775305A权利要求书1/1页1.一种模块化对接机构的自锁式平面连接装置，包括双头轴电机、减速器、蜗杆、直齿轮、可转动钩爪、齿条和定位通孔，其特征在于：所述的双头轴电机安装在待对接平面背离对接对象的一侧，两个输出轴分别通过减速器驱动一个蜗杆转动；两条平行的齿条两端均设有齿形，一端与蜗杆啮合，在蜗杆的驱动下带动齿条沿自身轴向往复运动，另一端与分别与一个直齿轮啮合；所述的直齿轮的轮轴平行于待对接平面，且作为可转动钩爪的转动轴；当双头轴电机通过齿条带动直齿轮转动时，可转动钩爪的伸出端穿过待对接平面上的限位通孔，以及对接对象的待对接平面上的定位通孔，将对接对象抓紧并锁死。2.根据权利要求1所述的模块化对接机构的自锁式平面连接装置，其特征在于：所述的两个齿条在双头轴电机的带动下相向运动，带动连接两个齿条的可转动钩爪反向转动。3.根据权利要求1所述的模块化对接机构的自锁式平面连接装置，其特征在于：所述的直齿轮在轮轴两端分别固连一个可转动钩爪。4.根据权利要求1所述的模块化对接机构的自锁式平面连接装置，其特征在于：所述的定位通孔与限位通孔呈九十度角相互垂直布设，两个对接对象的待对接平面相互错开90度角进行连接。5.根据权利要求1所述的模块化对接机构的自锁式平面连接装置，其特征在于：所述蜗杆的结构形式设计为右旋且为轮辐式结构。6.根据权利要求1所述的模块化对接机构的自锁式平面连接装置，其特征在于：所述的可转动钩爪上与对接对象接触的部分装有压力传感器，用以将压力信号转换为电信号，当达到牢固连接设定压力值时，断开双头轴电机的供电。2CN110775305A说明书1/4页一种模块化对接机构的自锁式平面连接装置技术领域[0001]本发明涉及航天技术，具体涉及一种平面连接装置。背景技术[0002]随着科学技术的快速发展，空间系统的数量、水平及能力不断提高，空间操作日益复杂、多样。随着分系统、有效载荷数量和质量的增加，原本巨大的航天器构型日趋复杂多样，多数有效载荷为满足实现预定功能的需要，对总体构形提出了更多的要求(如：星敏感器、形态测量分系统、机械臂、连接机构、武器载荷等均要求安装于航天器设计方案的+X面等)。而面向具体任务的传统航天器构形单一，有效载荷安装面积有限，空间利用率低，严重制约了航天器在轨执行任务时空间的扩展。变构型航天器能够通过改变自身的构型，改变应用载荷的姿态与位置，实现星载载荷的不同阵列方式。[0003]变构型航天器一般采用模块化设计，由相同的模块组成复杂的构型。变构型航天器模块之间不仅能进行相对位置的变化，而且能够自主的完成断开与连接。现有的连接装置有电磁式连接、机械式连接等。电磁式连接方式是在铁芯上缠绕线圈，通过控制电流的通断，控制连接机构的磁性，在目标模块的相应位置安装有铁块，从而实现对目标的吸引与释放，为了确保目标在磁场范围内，这样方式要求装置铁芯和电流足够的大，这样会增大整个装置的重量和功耗。而且变构型模块有很多个连接面，在模块与模块连接过程中，为了使两个模块的任意两个面能够实现连接，主动连接单元和被连接单元应设计成相同构型错开90角度进行布局。[0004]现有的机械连接方案分析：[0005]申请公开号为CN105173123A的中国专利“一种电磁自锁平面连接装置”的设计方案存在如下问题：其动力装置设置为电磁弹簧式，抓捕抱紧后，连接状态的维持依靠的是弹簧的弹力。这种柔性的力会极大地降低模块连接间的连接可靠性，加剧航天器系统运动中的微震动效应，对于航天器系统而言具有一定