一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构的制作方法

技术特征：

1.一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：包括主动端(1)与被动端(2)，主动端(1)与被动端(2)能够对应锁紧；主动端(1)包括服务卫星(3)、主动端底座(4)、导向锥杆(5)及主动端中心线圈电磁铁(6)，主动端中心线圈电磁铁(6)嵌在主动端底座(4)中心位置，导向锥杆(5)以主动端底座(4)中心为轴轴向均匀分布，导向锥杆(5)包括锥杆(7)，锥杆(7)头部安装有推杆(9)，锥杆(7)内部放置连接推杆(9)的推杆弹簧(8)，被动端(2)包括目标卫星(10)、被动端底座(11)、导向锥孔(12)、被动端中心线圈电磁铁(14)、球锁式锁紧器(13)及解耦线圈电磁铁(15)，被动端中心线圈电磁铁(14)嵌在被动端底座(11)中心位置，球锁式锁紧器(13)置于导向锥孔(12)内，解耦线圈电磁铁(15)安装在球锁式锁紧器(13)尾部，球锁式锁紧器(13)包裹在锁紧器外壳(16)内，球锁式锁紧器(13)的轴心头部装有卡块(18)，卡块(18)头部圆周上设置钢珠(17)，卡块(18)尾部连接有卡块弹簧(22)，且卡块(18)与卡块弹簧(22)外套有导套(21)，导套(21)外套有压板(19)与压板弹簧(20)，球锁式锁紧器(13)尾部装有约束环(23)，约束环(23)固定球锁式锁紧器(13)内部弹簧，通过主动端中心线圈电磁铁(6)与被动端中心线圈电磁铁(14)控制主动端(1)与被动端(2)之间的作用力，解锁时通过激活解耦线圈电磁铁(15)达到解锁的目的。

2.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述锥杆(7)外侧具有两个环形凹槽，为球锁式锁紧器(13)提供两个锁紧位置；锥杆(7)头部呈锥状，与锁紧器外壳(16)、被动端底座(11)的导向锥孔(12)配合，实现导向与校准作用；锥杆(7)头部孔的直径与推杆(9)头部小径相配合，使推杆(9)在孔内轴向移动且孔的直径小于推杆(9)尾部大径，保证推杆(9)不会脱离锥杆(7)；推杆弹簧(8)在不工作时存在预紧力。

3.根据权利要求2所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述环形凹槽截面呈上宽下窄的梯形，靠近锥杆(7)头部一端的边与锥杆(7)径向夹角比靠近尾部一侧与锥杆(7)径向夹角小，便于钢珠(17)向锥杆(7)尾部移动，使钢珠难以脱离，使锁紧机构调整锁紧位置但不会使锁紧失效。

4.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述卡块(18)呈杯状，内径与锥杆(7)外径相配合，保证锁紧与解锁过程中锥杆(7)与球锁式锁紧器(13)的同轴度，且卡块(18)外径小于锁紧器外壳(16)接口端孔的直径，保证卡块(18)不会脱离锁紧器外壳(16)，卡块(18)外径与导套(21)内径相配合，能够在导套(21)内轴向移动，且卡块弹簧(22)在不工作时存在预紧力，保证卡块(18)不会在非工作时出现钢珠掉落的情况。

5.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述压板(19)成环状，压板(19)外径与锁紧器外壳(16)内径相配合，压板(19)内径与导套(21)外径相配合，保证压板(19)在球锁式锁紧器(13)内轴向移动，且压板弹簧(20)在锁紧状态下存在预紧力，保证球锁式锁紧器(13)充分锁紧；压板(19)靠头部外周向均布三个钢珠(17)，锁紧器外壳(16)接口端内部与钢珠(17)相接触成锥形，轴向另一侧与压板(19)相接触，压板弹簧(20)为钢珠(17)提供推力。

6.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述锁紧器外壳(16)孔口呈锥状，与锥杆(7)的锥形头部相配合，实现导向与校准作用。

7.根据权利要求1所述的基于电磁式球锁结构的空间对接机构，其特征在于：所述解耦线圈电磁铁(15)控制锁紧力大小，球锁式锁紧器外壳(16)、卡块(18)、卡块弹簧(22)、约束环(23)、导套(21)、压板(19)均为非磁性材料，不受电磁力影响；钢珠(17)、压板弹簧(20)均为磁性材料，当解耦线圈电磁铁(15)通电时，钢珠(17)、压板弹簧(20)受电磁力影响时，压板弹簧(20)压缩，钢珠(17)受磁力吸引而上升，从而实现球锁式锁紧器(13)解锁。

技术总结
本发明提供一种基于电磁式球锁结构的空间对接机构，属于空间对接技术领域。该机构包括主动端与被动端两个模块，主动端包括服务卫星、主动端底座、嵌在主动端底座中心位置的主动端中心线圈电磁铁以及以底座中心为轴心轴向均布的导向锥杆，被动端包括目标卫星、被动端底座、嵌在被动端底座与主动端对应位置的被动端中心线圈电磁铁、球锁结构的锁紧器以及锁紧器尾部安装的解耦线圈电磁铁。本发明空间对接锁紧机构提供了设计方案，大大减小了空间对接机构的质量与耗能，并且具有良好的稳定性。

技术研发人员：孔宁;王波;马帅;韩润奇;庄原;牛壮葳;耿智伟
受保护的技术使用者：北京科技大学;北京空间飞行器总体设计部
技术研发日：2021.05.24
技术公布日：2021.08.20