一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统技术方案

本发明专利技术公开了一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统，为异体同构周边式对接机构，包括多组丝杠联系组合、差动组合、主驱动组合，作为上支点部件的丝杠联系组合连接于对接框上，对接框设置于对接环上；丝杠安装座为下支点部件，多个丝杠安装座并入差动组合，差动组合与主驱动组合连接；还包括多个可控阻尼器，可控阻尼器设置于与丝杠安装座之间；可控阻尼器设置为在对接缓冲过程中，可以受控启动和关闭阻尼功能的电磁阻尼器。本发明专利技术在对接捕获过程保证系统软的特性，一旦对接机构捕获后，可控阻尼器接通，使整个传动缓冲系统的阻尼变硬，大幅提高缓冲耗能能力，以提高对接机构的大范围对接适应能力，同时可保证原系统参数改变较小或不变。

A Driving and Buffering System of Docking Mechanism with Controllable Damping

The invention discloses a transmission buffer system of a damp controllable docking mechanism, which is a heteromorphic peripheral docking mechanism, comprising a plurality of groups of lead screw connection combinations, differential combinations and main drive combinations. The lead screw connection combinations as upper fulcrum components are connected to the docking frame, and the docking frame is arranged on the docking ring as a lower mounting seat of the lead screw. The fulcrum part consists of a plurality of screw mounting seats, which are joined by a differential combination and connected with the main drive combination. It also includes a plurality of controllable dampers, which are arranged between the controllable dampers and the screw mounting seat. The controllable dampers are set as electromagnetic dampers which can be controlled to start and close the damping function during the butt cushioning process. Once the docking mechanism is captured, the controllable damper is connected, which hardens the damping of the whole transmission buffer system and greatly improves the energy dissipation capacity of the buffer system, so as to improve the adaptability of the docking mechanism to a wide range of docking, and at the same time, to ensure that the parameters of the original system change slightly or unchangeably.

【技术实现步骤摘要】
一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统
本专利技术涉及空间对接装置，特别涉及一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统。
技术介绍
空间对接机构(亦称对接系统)可以使两个航天器在空间轨道上结合并在结构上连接成一个整体，其广泛应用于空间站、空间实验室、空间平台等大型飞行器、舱段及设施的在轨装配、回收、补给、维修以及空间救援等领域，例如：神舟八号、神舟九号、神舟十号载人飞船与天宫一号目标飞行器通过对接系统实现两者之间的对接；神舟十一号载人飞船、天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室通过对接系统实现两者的对接；航天员通过对接通道进入到天宫一号、天宫二号实验舱内，开展空间探索及科学试验。在天宫一号任务阶段的对接系统，其捕获传动缓冲系统，由于其内部传动链中布置的弹簧及阻尼元件均为固定参数的，因此其为一个固定阻尼刚度的机械式传动缓冲系统，其对接碰撞过程的捕获能力及缓冲耗能能力是固定的，对接适应范围为8吨～20吨的对接。当对接质量大幅提高至100吨～200吨的量级时，原有对接机构的缓冲系统的耗能能力将不能满足对接要求，如果对重新设计提高弹簧阻尼，则捕获性能变差，且受结构布局约束，导致结构布局需全新设计。
技术实现思路
本专利技术提供一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统，在对接碰撞捕获过程，保证系统软的特性，利于对接捕获，一旦对接机构捕获后，传动缓冲系统设置的可控阻尼器接通，使整个传动缓冲系统的阻尼变硬，大幅提高缓冲耗能能力，以提高对接机构的大范围对接适应能力，同时可保证原系统参数改变较小或不变。本专利技术的技术方案如下：一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统，所述传动缓冲系统为异体同构周边式对接机构，其机构部组件包括多组丝杠联系组合、差动组合、主驱动组合，其中，每组所述丝杠联系组合中包括两个丝杠联系组合，每个所述丝杠联系组合设置为所述传动缓冲系统的上支点部件，并通过安装基体连接于对接框上，所述对接框设置于对接环上；所述传动缓冲系统的下支点部件设置为丝杠安装座，每个所述丝杠联系组合连接于一丝杠安装座，多个所述丝杠安装座并入所述差动组合，所述差动组合与所述主驱动组合连接；所述差动组合设置为使所述丝杠联系组合在受力不同的情况下可以产生差动并同时贮存能量，以使所述对接环恢复平衡姿态的机构；所述主驱动组合驱动主动对接机构的所述对接环推出和拉回运动，具有过载保护功能的驱动装置；还包括多个可控阻尼器，每个所述可控阻尼器设置于与每组丝杠联系组合连接的所述丝杠安装座之间；所述可控阻尼器设置为在对接缓冲过程中，可以受控启动和关闭阻尼功能的阻尼器，在接触捕获之前及接触时刻，所述可控阻尼器处于断开状态，保证所述传动缓冲系统“软”的特性，有利于两飞行器捕获；待接触碰撞捕获之后，所述可控阻尼器接通，将传冲缓冲系统大幅变“硬”，保证缓冲各种情况各种吨位下的对接能量，大幅提高对接适应能力。优选的，所述可控阻尼器包括依次连接的离合器、增速器和阻尼器。优选的，所述可控阻尼器采用牙嵌离合式可控阻尼器技术方案，所述离合器为牙嵌式电磁离合器，所述增速器为齿轮增速器，所述阻尼器为电磁阻尼器，该部件为输入齿轮输入，牙嵌式电磁离合器前置，后端通过两级行星齿轮增速器增速至电磁阻尼器的结构形式。优选的，多组所述丝杠联系组合为3组丝杠联系组合，每个所述丝杠联系组合包括一单轴弹簧机构和一电磁阻尼器。优选的，所述差动组合包括双轴弹簧机构、中间弹簧机构和始端弹簧机构；多个所述丝杠安装座通过中间弹簧机构并联入所述差动组合。优选的，所述主驱动组合包括摩擦制动器，所述摩擦制动器设置为利用摩擦力传递扭矩并在扭矩超过额定值时消耗对接碰撞能量并实现过载保护的装置。优选的，所述传动缓冲系统还包括电磁拖动机构，所述电磁拖动机构设置为采用电磁铁吸合原理并用于切换对接机构差动功能的机构。优选的，所述丝杠安装座包括滚珠丝杠组件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：第一，使对接环有足够的灵活性偏离平衡位置，去适应与之对接的目标飞行器对接环之间的姿态偏差，实现两对接环贴合后柔性捕获；第二，对接环在自身行程范围内具有缓冲碰撞动能的能力，适应多种对接目标和对接方式的需求；第三，对接环偏离平衡位置后，具有校正对接环恢复到平衡位置的能力；第四，碰撞过程中产生的力/力矩，能够得到有效控制；第五，捕获碰撞缓冲校正完成后，能够驱动两飞行器相互靠紧，为刚性连接做准备。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明图1为本专利技术的实施例的传动缓冲系统机构原理示意图；图2为本专利技术的实施例的传动缓冲系统机构模装结构示意图(带对接环及捕获锁)；图3为本专利技术的实施例的传动缓冲系统机构模装结构示意图；图4为本专利技术的实施例的可控阻尼器机构原理图；图5为本专利技术的实施例的可控阻尼器机构组成结构示意图；图中标记：1-丝杠联系组合；2-丝杠安装座；3-差动组合；4-主驱动组合；5-第3号可控阻尼器；6-第2号可控阻尼器；7-第1号可控阻尼器；10-离合器；20-增速器；30-阻尼器；8-对接环；图中缓冲元件为：EMC1～EMC3-电磁阻尼器；SSP1～SSP3-单轴弹簧机构；MSP1～MSP3-中间弹簧机构；DSP1～DSP2-双轴弹簧机构；HSP-始端弹簧机构；FM-摩擦制动器；CEMC1～CEMC3-可控阻尼器。具体实施方式下面结合附图，进一步阐述本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统，所述传动缓冲系统为异体同构周边式对接机构，一般安装于追踪飞行器，如载人飞船、货运飞船，参见图1-图3，其机构部组件包括多组丝杠联系组合、差动组合3、主驱动组合4，其中，本实施例设置有3组丝杠联系组合，每组所述丝杠联系组合中包括两个丝杠联系组合1，每个所述丝杠联系组合设置为所述传动缓冲系统的上支点部件，并通过安装基体连接于对接框上，所述对接框设置于对接环8上；所述传动缓冲系统的下支点部件设置为丝杠安装座2，每个所述丝杠联系组合1连接于一丝杠安装座2，多个所述丝杠安装座2并入所述差动组合3，所述差动组合3与所述主驱动组合4连接；所述差动组合3设置为使所述丝杠联系组合1在受力不同的情况下可以产生差动并同时贮存能量，以使所述对接环8恢复平衡姿态的机构；所述主驱动组合4驱动主动对接机构的所述对接环8推出和拉回运动，具有过载保护功能的驱动装置；还包括多个可控阻尼器，对应设置有3组丝杠联系组合设置有个可控阻尼器，分别为第1号可控阻尼器7、第2号可控阻尼器6、第3号可控阻尼器5，每个所述可控阻尼器设置于与每组丝杠联系组合连接的所述丝杠安装座2之间；所述可控阻尼器设置为在对接缓冲过程中，可以受控启动和关闭阻尼功能的阻尼器30，在接触捕获之前及接触时刻，所述可控阻尼器处于断开状态，保证所述传动缓冲系统“软”的特性，有利于两飞行器捕获；待接触碰撞捕获之后，所述可控阻尼器接通，将传冲缓冲系统大幅变“硬”，保证缓冲各种情况各种吨位下的对接能量，大幅提高对接适应能力。结合图4和图5，所述可控阻尼器包括依次连接的离合器10、增速器20和阻尼器30。进一步的，所述可控阻尼器采用牙嵌离合式可控阻尼器技术方案，所述离合器10为牙嵌式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统，所述传动缓冲系统为异体同构周边式对接机构，其机构部组件包括多组丝杠联系组合、差动组合、主驱动组合，其中，每组所述丝杠联系组合中包括两个丝杠联系组合，每个所述丝杠联系组合设置为所述传动缓冲系统的上支点部件，并通过安装基体连接于对接框上，所述对接框设置于对接环上；所述传动缓冲系统的下支点部件设置为丝杠安装座，每个所述丝杠联系组合连接于一丝杠安装座，多个所述丝杠安装座并入所述差动组合，所述差动组合与所述主驱动组合连接；所述差动组合设置为使所述丝杠联系组合在受力不同的情况下可以产生差动并同时贮存能量，以使所述对接环恢复平衡姿态的机构；所述主驱动组合驱动主动对接机构的所述对接环推出和拉回运动，具有过载保护功能的驱动装置；其特征在于，还包括多个可控阻尼器，每个所述可控阻尼器设置于与每组丝杠联系组合连接的所述丝杠安装座之间；所述可控阻尼器设置为在对接缓冲过程中，可以受控启动和关闭阻尼功能的阻尼器。

【技术特征摘要】
1.一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统，所述传动缓冲系统为异体同构周边式对接机构，其机构部组件包括多组丝杠联系组合、差动组合、主驱动组合，其中，每组所述丝杠联系组合中包括两个丝杠联系组合，每个所述丝杠联系组合设置为所述传动缓冲系统的上支点部件，并通过安装基体连接于对接框上，所述对接框设置于对接环上；所述传动缓冲系统的下支点部件设置为丝杠安装座，每个所述丝杠联系组合连接于一丝杠安装座，多个所述丝杠安装座并入所述差动组合，所述差动组合与所述主驱动组合连接；所述差动组合设置为使所述丝杠联系组合在受力不同的情况下可以产生差动并同时贮存能量，以使所述对接环恢复平衡姿态的机构；所述主驱动组合驱动主动对接机构的所述对接环推出和拉回运动，具有过载保护功能的驱动装置；其特征在于，还包括多个可控阻尼器，每个所述可控阻尼器设置于与每组丝杠联系组合连接的所述丝杠安装座之间；所述可控阻尼器设置为在对接缓冲过程中，可以受控启动和关闭阻尼功能的阻尼器。2.根据权利要求1的一种阻尼可控的对接机构传动缓冲系统，其特征在于，所述可控阻尼器包括依次连接的离合器、增速器和阻尼器。3.根据权利要求2的一种阻尼可控的对...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱华勇，张崇峰，苑会领，姚建，丁立超，高金忠，刘志，时军委，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31