一种齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构及其翻转锁止方法与流程

1.本发明涉及货运飞船、可重复使用运载器等舱盖连接机构技术领域，具体涉及一种齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构及其翻转锁止方法。


背景技术：

2.随着制造技术和空间技术的不断发展，货运飞船、天地往返航天器将要负担起“天地转运体系”的重任。货运飞船具有开放式货舱功能，作用是满足非增压货物双向移动的需求。由于太空环境的恶劣，暴露在太空环境越久就越难为宇航员提供安全保障，因此舱盖的连接机构不仅需要提供上行过程中货物、货盘与飞船本体的可靠连接，同时要具备快速、稳定的解锁开启和关闭锁紧的功能。
3.综上所述，现有舱盖的连接机构存在无法满足快速、稳定的解锁开启和关闭锁紧，以及可能出现锁紧机构5与翻转机构4同时运行导致舱盖无法开启的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有舱盖的连接机构存在无法满足快速、稳定的解锁开启和关闭锁紧，以及可能出现锁紧机构5与翻转机构4同时运行导致舱盖无法开启的问题，进而提供一种齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构及其翻转锁止方法。
5.本发明的技术方案是：
6.一种齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构，它包括翻转机构4、锁紧机构5和驱动机构6，翻转机构4包括翻转铰链15、固定铰链17、长连杆20和短连杆22，翻转铰链15为c型铰链，在舱盖2处于关闭状态时c型铰链开口朝上，翻转铰链15的一端与舱盖2的尾部固定连接，翻转铰链15的另一端加工有矩形缺口，固定铰链17置于所述矩形缺口内，固定铰链17由一端为环形套和另一端为矩形板一体式成型，固定铰链17一端的环形套通过销轴可转动安装在翻转铰链15上，固定铰链17另一端的矩形板与舱后端3的顶部固定连接，翻转铰链15下部与长连杆20上部铰接，长连杆20下部与短连杆22上部铰接，短连杆22下部与驱动机构6连接；锁紧机构5包括两个拉杆14、两对锁扣13、两个恒力机构12、两个楔块和三对轴支座11，每个拉杆14包括两个小直径杆和三个大直径杆，三个大直径杆沿舱座1长度方向由前至后依次同轴设置，相邻两个大直径杆之间同轴固定连接有一个小直径杆，两个拉杆14沿舱座1长度方向并排对称设置在舱座1内部左右两侧，两个拉杆14通过三对轴支座11与舱座1连接，两个拉杆14通过两对锁扣13与舱盖2连接，两个拉杆14靠近舱后端3的一端与驱动机构6连接，两个拉杆14在驱动机构6的带动下沿舱座1的长度方向做直线往复运动，每个拉杆14上安装有三个轴支座11，所述轴支座11布置在位于端部的大直径杆上，轴支座11上加工有与拉杆14的大直径杆相匹配的大直径装配孔a，轴支座11下端可滑动套设在拉杆14上，轴支座11上端与舱座1的上部内沿下端面固定连接，每个拉杆14上安装有两个锁扣13，所述锁扣13布置在小直径杆与对应大直径杆的连接处，锁扣13为倒置的l型结构，锁扣13上加工有与拉杆14的大直径杆相匹配的大直径装配孔b，所述大直径装配孔b底部与锁扣13下端面之间
加工有与拉杆14的小直径杆相匹配的断口，锁扣13下端可滑动套设在拉杆14上，锁扣13上端与舱盖2的下部内沿上端面固定连接，每个拉杆14外侧设置有一个恒力机构12，所述恒力机构12布置在靠近舱后端3一侧的大直径杆外侧，所述大直径杆侧面固定有与恒力机构12相匹配的楔块。
7.进一步地，每个恒力机构12包括支座26、压簧套筒27、恒力销28和压簧，支座26为倒置的l型板状结构，支座26的横板与舱座1的上部内沿下端面固定连接，支座26的竖板中心加工有销孔，恒力销28中部设有环形止挡凸起，恒力销28首端由外向内穿过支座26的销孔，压簧套筒27为一端开口的空心圆柱形结构，压簧套筒27同轴套设在恒力销28的尾端，且压簧套筒27前端通过连接元件与支座26的竖板可拆卸连接，压簧同轴设置在压簧套筒27内部，压簧一端与压簧套筒27的端板相抵，压簧另一端与恒力销28尾端相抵，恒力销28伸出支座26部分的端部加工有与对应楔块相匹配的斜面。
8.进一步地，驱动机构6包括传动轴21、大锥齿轮23、小锥齿轮24、差速机25、主动圆柱齿轮7、从动圆柱齿轮8、电机、电机安装座、两个轴承、两个轴承座、两个主动锥齿轮9、两个从动锥齿轮10和两个丝杠19，两个拉杆14中靠近舱后端3一侧的边部大直径杆底面沿轴向加工有与丝杠19相匹配的内螺纹孔，两个丝杠19的一端分别螺旋安装在两个拉杆14的内螺纹孔内，两个丝杠19的另一端光轴上分别安装有两个从动锥齿轮10，传动轴21水平设置，传动轴21通过两个轴承座安装在舱座1上，所述轴承座与传动轴21之间设有轴承，传动轴21的两端分别安装有两个主动锥齿轮9，所述主动锥齿轮9分别与两个从动锥齿轮10相啮合，传动轴21中部安装有从动圆柱齿轮8，差速机25并排设置在传动轴21侧部，差速机25一端输出轴上安装有主动圆柱齿轮7，所述主动圆柱齿轮7与从动圆柱齿轮8相啮合，差速机25的轴套上安装有大锥齿轮23，差速机25另一端输出轴与短连杆22下部连接，电机通过电机安装座安装在舱座1上，电机的输出轴上安装有小锥齿轮24，所述小锥齿轮24与大锥齿轮23相啮合。
9.进一步地，舱盖2在进行解锁时，两个拉杆14在驱动机构6的带动下向右运动，此时拉杆14中的小直径杆运动到锁扣13断口处位置，实现了锁紧机构5的解锁状态；在进行舱盖2锁定时，两个拉杆14在驱动机构6的带动下向左运动，此时拉杆14中的大直径杆运动到锁扣13断口处位置，实现了锁紧机构5的锁定状态；在进行舱盖2翻转时，短连杆22在驱动机构6的带动下实现转动，短连杆22带动长连杆20转动，长连杆20带动翻转铰链15实现翻转运动，翻转铰链15带动舱盖2实现翻转动作。
10.进一步地，锁紧机构5还包括三对螺栓16，翻转铰链15通过三对螺栓16与舱盖2进行连接。
11.进一步地，锁紧机构5还包括三对螺钉18，固定铰链17通过三对螺钉18与舱后端3的顶部进行连接。
12.一种基于所述齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的翻转锁止方法，所述齿轮传动分步式舱盖翻转锁止方法是通过以下步骤实现的，
13.步骤一、电机驱动完成舱盖2的锁定动作：
14.电机驱动小锥齿轮24提供扭矩，小锥齿轮24通过与大锥齿轮23的啮合运动将动力传至差速机25，差速机25通过主动圆柱齿轮7与从动圆柱齿轮8的齿轮传动带动传动轴21转动，并通过两端的主动锥齿轮9与从动锥齿轮10的齿轮传动，带动两个丝杠19转动，将动力
传至锁紧机构5中；
15.在进行舱盖2锁定时，两个拉杆14在驱动机构6的带动下向左运动，此时拉杆14中的大直径杆运动到锁扣13断口处位置，并且大直径杆不能从锁扣13上的断口处通过，实现了锁紧机构5的锁定状态；
16.步骤二、电机驱动完成舱盖2的解锁动作：
17.在进行舱盖2解锁时，两个拉杆14在驱动机构6的带动下向右运动，此时拉杆14中的小直径杆运动到锁扣13断口处位置，实现了锁紧机构5的解锁状态；
18.步骤三、电机驱动完成舱盖2的翻转动作：
19.电机驱动小锥齿轮24提供扭矩，小锥齿轮24通过与大锥齿轮23的啮合运动将动力传至差速机25，差速机25通过变向后带动大锥齿轮回转，大锥齿轮23带动短连杆22转动，短连杆带动长连杆转动，长连杆带动翻转铰链实现翻转运动，翻转铰链带动舱盖2实现翻转动作。
20.重复上述齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的三个步骤，实现舱盖2的可重复锁解与翻转的动作。
21.本发明与现有技术相比具有以下效果：
22.1、本发明的齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构由一部电机同时驱动翻转机构4和锁紧机构5，利用差速机25的换向原理首先实现舱盖2的解锁与锁定状态，最后实现舱盖2的翻转状态，既能够满足提供上行过程中货物、货盘与舱盖本体的可靠连接，同时又具备快速、稳定的解锁开启和关闭锁紧的功能；
23.2、本发明的齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的锁紧原理由锁紧机构5与恒力机构12组成，恒力机构12主要实现对锁紧机构5解锁状态的限位；
24.3、本发明的齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的差速机25根据力值变换驱动换向，实现锁紧动作与翻转动作的分步式完成，能够避免锁紧机构5与翻转机构4同时运行导致舱盖无法开启等问题。
附图说明
25.图1是本发明的齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构结合舱座1、舱盖2和舱后端3翻转前的轴测图；
26.图2是本发明的齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构结合舱座1、舱盖2和舱后端3翻转后的轴测图；
27.图3是本发明的齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的轴测图；
28.图4是本发明的齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的恒力机构12与拉杆14的装配示意图；
29.图5是本发明的齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的恒力机构12的轴测图。
30.图中：1-舱座；2-舱盖；3-舱后端；4-翻转机构；5-锁紧机构；6-驱动机构；7-主动圆柱齿轮；8-从动圆柱齿轮；9-主动锥齿轮；10-从动锥齿轮；11-轴支座；12-恒力机构；13-锁扣；14-拉杆；15-翻转铰链；16-螺栓；17-固定铰链；18-螺钉；19-丝杠；20-长连杆；21-传动轴；22-短连杆；23-大锥齿轮；24-小锥齿轮；25-差速机；26-支座；27-压簧套筒；28-恒力销。
具体实施方式
31.具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的一种齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构，它包括翻转机构4、锁紧机构5和驱动机构6，翻转机构4包括翻转铰链15、固定铰链17、长连杆20和短连杆22，翻转铰链15为c型铰链，在舱盖2处于关闭状态时c型铰链开口朝上，翻转铰链15的一端与舱盖2的尾部固定连接，翻转铰链15的另一端加工有矩形缺口，固定铰链17置于所述矩形缺口内，固定铰链17由一端为环形套和另一端为矩形板一体式成型，固定铰链17一端的环形套通过销轴可转动安装在翻转铰链15上，固定铰链17另一端的矩形板与舱后端3的顶部固定连接，翻转铰链15下部与长连杆20上部铰接，长连杆20下部与短连杆22上部铰接，短连杆22下部与驱动机构6连接；锁紧机构5包括两个拉杆14、两对锁扣13、两个恒力机构12、两个楔块和三对轴支座11，每个拉杆14包括两个小直径杆和三个大直径杆，三个大直径杆沿舱座1长度方向由前至后依次同轴设置，相邻两个大直径杆之间同轴固定连接有一个小直径杆，两个拉杆14沿舱座1长度方向并排对称设置在舱座1内部左右两侧，两个拉杆14通过三对轴支座11与舱座1连接，两个拉杆14通过两对锁扣13与舱盖2连接，两个拉杆14靠近舱后端3的一端与驱动机构6连接，两个拉杆14在驱动机构6的带动下沿舱座1的长度方向做直线往复运动，每个拉杆14上安装有三个轴支座11，所述轴支座11布置在位于端部的大直径杆上，轴支座11上加工有与拉杆14的大直径杆相匹配的大直径装配孔a，轴支座11下端可滑动套设在拉杆14上，轴支座11上端与舱座1的上部内沿下端面固定连接，每个拉杆14上安装有两个锁扣13，所述锁扣13布置在小直径杆与对应大直径杆的连接处，锁扣13为倒置的l型结构，锁扣13上加工有与拉杆14的大直径杆相匹配的大直径装配孔b，所述大直径装配孔b底部与锁扣13下端面之间加工有与拉杆14的小直径杆相匹配的断口，锁扣13下端可滑动套设在拉杆14上，锁扣13上端与舱盖2的下部内沿上端面固定连接，每个拉杆14外侧设置有一个恒力机构12，所述恒力机构12布置在靠近舱后端3一侧的大直径杆外侧，所述大直径杆侧面固定有与恒力机构12相匹配的楔块。
32.本实施方式的舱后端3设计有固定铰链17，舱盖2开启时绕着固定铰链17向后翻转，由于固定铰链17安装位置受限，为使舱盖2能顺利打开，舱盖2根部与舱座1结合面需要向后倾斜30
°
，舱盖2的前部与舱座1的结合面需要向前倾斜8
°
。
33.具体实施方式二：结合图3至图5说明本实施方式，本实施方式的每个恒力机构12包括支座26、压簧套筒27、恒力销28和压簧，支座26为倒置的l型板状结构，支座26的横板与舱座1的上部内沿下端面固定连接，支座26的竖板中心加工有销孔，恒力销28中部设有环形止挡凸起，恒力销28首端由外向内穿过支座26的销孔，压簧套筒27为一端开口的空心圆柱形结构，压簧套筒27同轴套设在恒力销28的尾端，且压簧套筒27前端通过连接元件与支座26的竖板可拆卸连接，压簧同轴设置在压簧套筒27内部，压簧一端与压簧套筒27的端板相抵，压簧另一端与恒力销28尾端相抵，恒力销28伸出支座26部分的端部加工有与对应楔块相匹配的斜面。如此设置，在进行舱盖2解锁或锁定时，拉杆14的运动受到恒力机构12的限制，恒力机构12的恒力销28内侧设有压簧，当拉杆14向右的拉力较小时，通过斜面传递给的压力较小，当此压力不超过压簧的初始压力时压簧不会压缩，拉杆也就无法向右运动，只有当传递给压簧的压力大于压簧的初始压力时压簧才会压缩，此时拉杆14才可以向右运动。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
34.具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式的驱动机构6包括传
动轴21、大锥齿轮23、小锥齿轮24、差速机25、主动圆柱齿轮7、从动圆柱齿轮8、电机、电机安装座、两个轴承、两个轴承座、两个主动锥齿轮9、两个从动锥齿轮10和两个丝杠19，两个拉杆14中靠近舱后端3一侧的边部大直径杆底面沿轴向加工有与丝杠19相匹配的内螺纹孔，两个丝杠19的一端分别螺旋安装在两个拉杆14的内螺纹孔内，两个丝杠19的另一端光轴上分别安装有两个从动锥齿轮10，传动轴21水平设置，传动轴21通过两个轴承座安装在舱座1上，所述轴承座与传动轴21之间设有轴承，传动轴21的两端分别安装有两个主动锥齿轮9，所述主动锥齿轮9分别与两个从动锥齿轮10相啮合，传动轴21中部安装有从动圆柱齿轮8，差速机25并排设置在传动轴21侧部，差速机25一端输出轴上安装有主动圆柱齿轮7，所述主动圆柱齿轮7与从动圆柱齿轮8相啮合，差速机25的轴套上安装有大锥齿轮23，差速机25另一端输出轴与短连杆22下部连接，电机通过电机安装座安装在舱座1上，电机的输出轴上安装有小锥齿轮24，所述小锥齿轮24与大锥齿轮23相啮合。如此设置，由一部电机同时驱动翻转机构4和锁紧机构5，利用差速机25的换向原理首先实现舱盖2的解锁与锁定状态，最后实现舱盖2的翻转状态，既能够满足提供上行过程中货物、货盘与舱盖本体的可靠连接，同时又具备快速、稳定的解锁开启和关闭锁紧的功能。差速机25根据力值变换驱动换向，实现锁紧动作与翻转动作的分步式完成，能够避免锁紧机构5与翻转机构4同时运行导致舱盖无法开启等问题。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
35.差速机25为格尔发差速器安凯459中桥差速器。
36.具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的舱盖2在进行解锁时，两个拉杆14在驱动机构6的带动下向右运动，此时拉杆14中的小直径杆运动到锁扣13断口处位置，实现了锁紧机构5的解锁状态；在进行舱盖2锁定时，两个拉杆14在驱动机构6的带动下向左运动，此时拉杆14中的大直径杆运动到锁扣13断口处位置，实现了锁紧机构5的锁定状态；在进行舱盖2翻转时，短连杆22在驱动机构6的带动下实现转动，短连杆22带动长连杆20转动，长连杆20带动翻转铰链15实现翻转运动，翻转铰链15带动舱盖2实现翻转动作。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
37.具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的锁紧机构5还包括三对螺栓16，翻转铰链15通过三对螺栓16与舱盖2进行连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
38.具体实施方式六：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的锁紧机构5还包括三对螺钉18，固定铰链17通过三对螺钉18与舱后端3的顶部进行连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
39.具体实施方式七：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的一种基于所述齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的翻转锁止方法，所述齿轮传动分步式舱盖翻转锁止方法是通过以下步骤实现的，
40.步骤一、电机驱动完成舱盖2的锁定动作：
41.电机驱动小锥齿轮24提供扭矩，小锥齿轮24通过与大锥齿轮23的啮合运动将动力传至差速机25，差速机25通过主动圆柱齿轮7与从动圆柱齿轮8的齿轮传动带动传动轴21转动，并通过两端的主动锥齿轮9与从动锥齿轮10的齿轮传动，带动两个丝杠19转动，将动力传至锁紧机构5中；
42.在进行舱盖2锁定时，两个拉杆14在驱动机构6的带动下向左运动，此时拉杆14中
的大直径杆运动到锁扣13断口处位置，并且大直径杆不能从锁扣13上的断口处通过，实现了锁紧机构5的锁定状态；
43.步骤二、电机驱动完成舱盖2的解锁动作：
44.在进行舱盖2解锁时，两个拉杆14在驱动机构6的带动下向右运动，此时拉杆14中的小直径杆运动到锁扣13断口处位置，实现了锁紧机构5的解锁状态；
45.步骤三、电机驱动完成舱盖2的翻转动作：
46.电机驱动小锥齿轮24提供扭矩，小锥齿轮24通过与大锥齿轮23的啮合运动将动力传至差速机25，差速机25通过变向后带动大锥齿轮回转，大锥齿轮23带动短连杆22转动，短连杆带动长连杆转动，长连杆带动翻转铰链实现翻转运动，翻转铰链带动舱盖2实现翻转动作。
47.重复上述齿轮传动分步式舱盖翻转锁止机构的三个步骤，实现舱盖2的可重复锁解与翻转的动作。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
48.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。