一种基于凸轮机构的航天服对接装置

本发明属于航天，具体涉及一种基于凸轮机构的航天服对接装置。

背景技术：

1、空间交会对接是载人航天活动的三大基本技术之一，是实现空间站和空间运输系统的装配、回收、补给、维修、航天员交换及营救等在轨服务的先决条件，复杂度高、精准度高、自主性要求高、安全性要求高，其难度被形象地称为“万里穿针”。

2、航天员在执行出仓任务时，需要将航天服与人造卫星通过线缆连接，这一过程需要用到快速对接装置，不仅实现航天服与人造卫星之间的机械连接以保证航天员的安全，还实现电气连接以保证航天员与人造卫星之间的通信。该快速对接装置直接影响航天服与线缆的对接效果，并且由于空间中温差变化大引起的热胀冷缩效应和辐射等影响，快速对接装置要求结构简单，可靠性高，连接强度大等。现有的快速对接装置具有结构复杂，体积大，连接方式繁琐、约束的自由度少、依靠较大的摩擦力进行连接等缺点，致使其对接精度、对接的可重复性、连接可靠性不能达到理想的效果。

3、所以，提供一种对接精度更高、结构简单的航天服对接装置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于凸轮机构的航天服对接装置，该对接装置结构简单，能够进行周向定位和轴向定位，对接精度高，且具有自锁功能，安全性高，并且摩擦力较小，易于解除连接。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种基于凸轮机构的航天服对接装置，包括基座、航天服前销钉及锁紧机构；所述锁紧机构安装在基座上，基座和航天服前销钉对接时，通过锁紧机构锁紧。

4、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

5、本发明利用航天服前销钉、基座、周向定位法兰、第一凸轮盘、第二凸轮盘、第一定位销、第一弹簧、第二定位销和第二弹簧等综合实现了外部线缆与航天服快速对接功能，本发明既能通过转动第一凸轮盘和第二凸轮盘推动第一定位销和第二定位销夹取航天服前销钉实现航天服前销钉在基座中的六个自由度的约束，也能通过两个凸轮盘和两个定位销钉之间的摩擦力实现两个定位销钉的自锁，实现了对接的稳定和可靠性；利用两个弹簧实现第一定位销钉和第二定位销钉在本发明装置解除对接过程中的复位，实现了可重复对接功能；利用周向定位法兰引导航天服前销钉和基座的对接和周向定位，具有较大的容差。本发明装置结构简单，可靠性高，适用于太空中的恶劣环境，质量轻，加工、装配和维修成本低，适用于高强度对接任务。

技术特征：

1.一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：包括基座(1)、航天服前销钉(9)及锁紧机构；所述锁紧机构安装在基座(1)上，基座(1)和航天服前销钉(9)对接时，通过锁紧机构锁紧。

2.根据权利要求1所述的一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：所述航天服前销钉(9)前端设有圆锥体引导块(91)，所述基座(1)具有与圆锥体引导块(91)直径相同的通孔，航天服前销钉(9)通过圆锥体引导块(91)插入通孔内实现与基座(1)的对接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：在所述基座(1)的外圆周面上开设两个沿基座(1)中心线轴向对称的安装槽(11)，航天服前销钉(9)在基座(1)安装槽(11)的相应位置处开设两个主定位槽，所述锁紧机构通过凸轮机构能够连接基座(1)安装槽(11)和航天服前销钉(9)的主定位槽。

4.根据权利要求3所述的一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：所述锁紧机构包括第一凸轮盘(2)、第二凸轮盘(3)、第一定位销(5)、第一簧件(6)、第二定位销(7)和第二簧件(8)；所述第一凸轮盘(2)转动连接在基座(1)上，第一凸轮盘(2)后侧面开设有两个中心对称的凸轮槽，所述第二凸轮盘(3)前侧面开设与第一凸轮盘(2)完全相同的凸轮槽，第一凸轮盘(2)和第二凸轮盘(3)同轴固定连接，两个凸轮槽相对合并形成两个凸轮腔，所述第一定位销(5)和第二定位销(7)一端分别在两个凸轮腔内并与凸轮腔的壁面接触，另一端分别滑动插入对应的安装槽(11)，所述第一簧件(6)一端与第一定位销(5)固定连接，另一端与基座(1)的安装槽(11)固定连接，所述第二簧件(8)一端与第二定位销(7)固定连接，另一端与基座(1)的安装槽(11)固定连接，第一定位销(5)与第一凸轮盘(2)构成第一凸轮机构，第二定位销(7)和第二凸轮盘(3)构成第二凸轮机构，第一定位销(5)通过第一凸轮盘(2)的凸轮槽旋转推动能够伸出锁定基座(1)安装槽(11)和航天服前销钉(9)的主定位槽，通过第一簧件(6)的弹力推动能够复位，使航天服前销钉(9)和基座(1)解除锁定。

5.根据权利要求4所述的一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：所述基座(1)在安装槽(11)处设有环形凸起，所述第一凸轮盘(2)和第二凸轮盘(3)上开设两个相对的台阶中心孔，第一凸轮盘(2)和第二凸轮盘(3)通过台阶中心孔套装在基座(1)的环形凸起上，从而实现第一凸轮盘(2)与基座(1)的转动连接。

6.根据权利要求4所述的一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：所述第一凸轮盘(2)的凸轮表面的与第一定位销(5)接触关系为线接触，第一凸轮盘(2)的凸轮表面的斜率的绝对值小于第一凸轮盘(2)与第一定位销(5)之间的摩擦系数，能够实现第一定位销(5)的自锁；

7.根据权利要求4所述的一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：所述第一凸轮盘(2)的凸轮表面的基圆半径等于第一定位销(5)与航天服前销钉(9)主定位槽接触时第一定位销(5)相对于基座(1)中心线的最大长度，第一凸轮盘(2)的最大半径不小于基座(1)中心孔半径与第一定位销(5)长度之和。

8.根据权利要求4、5、6或7所述的一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：所述第一簧件(6)和第二簧件(8)均采用压缩弹簧、片簧或弹性套筒。

9.根据权利要求1所述的一种基于凸轮机构的航天服对接装置，其特征在于：所述基于凸轮机构的航天服对接装置还包括周向定位法兰(4)，所述航天服前销钉(9)还设有周向定位块(92)，所述周向定位法兰(4)具有与周向定位块(92)轮廓完全相同的定位槽，周向定位法兰(4)固定连接在基座(1)后表面上，周向定位法兰(4)的中心线与基座(1)中心线重合。

技术总结
一种基于凸轮机构的航天服对接装置，属于航天技术领域。本发明既能通过转动第一凸轮盘和第二凸轮盘推动第一定位销和第二定位销夹取航天服前销钉实现航天服前销钉在基座中的六个自由度的约束，也能通过两个凸轮盘和两个定位销钉之间的摩擦力实现两个定位销钉的自锁，实现了对接的稳定和可靠性；利用两个弹簧实现第一定位销钉和第二定位销钉在本发明装置解除对接过程中的复位，实现了可重复对接功能；利用周向定位法兰引导航天服前销钉和基座的对接和周向定位，具有较大的容差。本发明装置结构简单，可靠性高，适用于太空中的恶劣环境，质量轻，加工、装配和维修成本低，适用于高强度对接任务。

技术研发人员：郭闯强,胡汉东,谢宗武,孙奎,刘业超,夏进军,曹宝石,刘阳,李雪皑
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16