[发明专利]一种基于凸轮和连杆的复合式舱门展收装置

说明书

本发明提供了一种基于凸轮和连杆的复合式舱门展收装置，展收装置能够控制舱门不与周边结构发生干涉，用于完成较大厚度舱门的开合动作。本发明的舱门展收装置通过凸轮和连杆的运动配合，实现了舱门平动和转动的复合运动，通过舱门平动改变舱门转动位置，避免了展开过程舱门和周边结构发生干涉；本发明的舱门展收装置通过一组直齿轮带动凸轮和曲柄连杆机构运动，利用一个动力源完成舱门的平动和转动；通过调整齿轮的减速比，可以调整凸轮和连杆件的运动关系，能够增大凸轮的行程，同时减小凸轮的压力角，使运动更加平稳。

技术领域

本发明涉及舱门开合机械技术领域，具体涉及一种基于凸轮和连杆的复合式舱门展收装置。

背景技术

可重复使用的航天器设有在轨打开的舱门，实现有效载荷的释放、空间环境的探测、空间科学实验等任务。航天器在轨机动及返回时需要关闭舱门，并且可以重复多次使用。在航天器的外表面通常会设置一层防热结构，避免航天器再入返回大气层时发生烧蚀。为了避免航天器内部的仪器设备的温度过高，防热结构的厚度相对金属舱壁一般较厚，这就给舱门展收增加了难度；如果展收装置安装在航天器外表面，其高温环境将非常恶劣，需要对展收装置进行一系列的防热保护；如果将展收装置安装在航天器内侧，由于舱门和舱体上防热结构较厚，利用现有展收装置展收过程中，舱门和舱体上防热结构容易和周边结构发生干涉，通过传统的单自由度转动式铰链很难完成展收任务。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于凸轮和连杆的复合式舱门展收装置，展收装置能够控制舱门不与周边结构发生干涉，用于完成较大厚度舱门的开合动作。

本发明的技术方案如下：

一种基于凸轮和连杆的复合式舱门展收装置，包括驱动组件、凸轮、凸轮转动轴、凸轮从动杆、凸轮导向器、曲柄、曲柄转动轴、连杆、第一转动副以及第二转动副；

所述凸轮上设有沟槽，沟槽沿凸轮曲线开设；其中，凸轮曲线依据设定的舱门运动规律获得，包括平动曲线段和转动曲线段，平动曲线段的终点即为转动曲线段的起点；所述平动曲线段用于实现舱门沿其法向的平动，转动曲线段用于实现舱门转动；

凸轮从动杆一端与凸轮导向器连接，凸轮导向器另一端位于凸轮沟槽内，凸轮导向器能够在凸轮沟槽内滑动，凸轮从动杆的另一端与第二转动副连接，第二转动副固定在舱门上；曲柄一端与曲柄转动轴固定连接，另一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与第一转动副连接，第一转动副固定在舱门上；

所述驱动组件用于驱动凸轮转动轴转动，凸轮转动轴通过传动机构带动曲柄转动轴转动，进而带动曲柄转动；所述凸轮转动过程中，凸轮导向器在凸轮沟槽内滑动，当凸轮导向器在凸轮沟槽的平动曲线段滑动时，所述凸轮从动杆和连杆推动舱门沿其法向的平动；当凸轮导向器在凸轮沟槽的转动曲线段滑动时，所述连杆推动舱门绕所述第二转动副的轴向转动。

其中，所述凸轮转动轴和曲柄转动轴之间的传动机构为由两个啮合的齿轮组成的直齿轮组，其中一个齿轮与凸轮转动轴连接，另一个齿轮与曲柄转动轴连接。

其中，所述平动曲线段为以凸轮转动轴为中心的变半径曲线，转动曲线段为以凸轮转动轴为中心的等半径段；

其中，令第一转动副进行上下平动运动，使得曲柄、连杆以及第一转动副组成一套曲柄滑块机构，得到第一转动副的运动规律；凸轮、凸轮转动轴、凸轮从动杆以及第二转动副组成的一套凸轮机构，令第二转动副的运动规律和第一转动副的运动规律一致，此时，凸轮从动杆与凸轮导向器相连的一端在凸轮上的运动曲线即为平动曲线段；在平动曲线段第一转动副和第二转动副向下运动；

在转动曲线段，第二转动副所在点处于静止状态，曲柄、连杆及第一转动副和第二转动副之间的舱门段共同组成一套曲柄连杆机构，第一转动副所在点绕第二转动副所在点转动。

其中，所述展收装置还包括支架，支架安装在舱门门框上，用于支撑凸轮转动轴、曲柄转动轴以及凸轮从动杆。