1.本发明属于航天器在轨服务与维护技术领域，具体涉及一种基于螺套驱动的推杆伸缩张合机构。
背景技术：2.地球静止轨道(geo)是有限的宝贵资源，通过携带捕获机构的服务飞行器，对滞留在geo带内的在轨失效卫星进行离轨操作，可实现geo轨位资源的有效利用。已知的抓捕机构中，中国专利cn109573114a提出一种基于双向式螺旋槽驱动的锥杆伸缩胀紧机构，由于其采用了双向式螺旋槽驱动，使得整体结构较为复杂；此外，由于滚轮转向限位面的结构设计，在与二级套筒固联为一体的滚轮进入滚轮导向槽后，在一级套筒做二级回转时，二级套筒的回转角度受到限位面的制约，二级套筒顺时针的回转角度小于半周，导致锥杆的回拉行程小于二级套筒上左旋螺槽导程的一半，要想达到所需的回拉行程就需要采用较大的旋螺槽导程，即较大的螺旋升角，为了提供足够的轴向拉力，就必须提供较大的扭矩，需要提供较大的原动机。
技术实现要素：3.发明目的：本发明的目的是提出一种整体结构简单紧凑的基于螺套驱动的推杆伸缩张合机构，用以实现远地点发动机抓捕。
4.技术方案：本发明所述的基于螺套驱动的推杆伸缩张合机构，包括支撑座、导向筒、螺旋套筒、滑动套筒和推杆；螺旋套筒可转动地设置在导向筒中，导向筒右端设有内台阶，用以对螺旋套筒轴向限位；螺旋套筒左端伸出导向筒的部分固定有周向的大齿轮，导向筒外侧设有驱动电机，驱动电机输出端设有小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合；支撑座固定在导向筒左端，大齿轮收于支撑座右端适配的容纳腔中；支撑座左端与抓捕机构的主体联接；滑动套筒可轴向移动地设置在螺旋套筒中，滑动套筒右端部伸出导向筒并固定有胀紧瓣座，胀紧瓣座上沿周向铰接有多个胀紧瓣；推杆可轴向移动地设置在滑动套筒中，推杆左端设有螺旋柱，用以与螺旋套筒内侧的螺旋槽螺旋配合；在推杆上、螺旋柱右端面与滑动套筒的左端面之间设有压缩弹簧；推杆右端伸出滑动套筒及胀紧瓣座，并设有支撑杆座；支撑杆座内对应地铰接有与胀紧瓣同等数量的支撑杆，支撑杆另一端与对应的胀紧瓣外端铰接；滑动套筒的周向面上沿轴向开设有长导槽，导向筒右端径向设有导杆一，导杆一与长导槽滑动配合，用以限制滑动套筒向右移动的极限位置，以及防止滑动套筒转动；滑动套筒的周向面上沿轴向还开设有短导槽，推杆上径向设有导杆二，导杆二与短导槽滑动配合，用以限制推杆向右移动的极限位置，以及防止推杆转动；推杆处于右侧极限位置时，各胀紧瓣处于张开状态。
5.进一步地，胀紧瓣上开设有容纳槽一，用以在胀紧瓣收拢时容纳支撑杆座；支撑杆座上开设有容纳槽二，用以在胀紧瓣收拢时容纳支撑杆。
6.进一步地，导向筒与支撑座通过法兰固定联接。
7.进一步地，长导槽的数量为多个，沿滑动套筒周向均布；导杆一的数量与长导槽相等，且一一对应。
8.进一步地，导杆一上设置耐磨转套或轴承，用以与长导槽配合时减小阻力。
9.进一步地，短导槽的数量为多个，沿滑动套筒周向均布；导杆二的数量与短导槽相等，且一一对应。
10.进一步地，推杆上偏右端设有拉压传感器，在推杆上沿中心轴线开设有长孔，用以穿设拉压传感器的信号线。
11.有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：
12.(1)利用螺旋套筒驱动推杆和滑动套筒轴向伸出及收回，整体结构简单紧凑，容易保证定位精度；
13.(2)推杆伸出及推动胀紧瓣张开过程中，无需反向驱动，驱动控制简单，可实现目标快速捕获；
14.(3)螺旋套筒内的螺旋槽螺旋升角小，不需要大扭矩的原动机。
附图说明
15.图1是本发明的结构示意图；
16.图2是图1的局部剖视图；
17.图3是导向筒及螺旋套筒的剖视图；
18.图4是滑动套筒及胀紧瓣的结构示意图；
19.图5是推杆的结构示意图；
20.图6和图7是推杆及滑动套筒的结构示意图，其中图7中胀紧瓣为张开状态；
21.图8是图2中推杆伸出状态示意图；
22.图9是图8中胀紧瓣张开状态示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
24.如图1至9所示，一种基于螺套驱动的推杆伸缩张合机构，包括支撑座1、导向筒2、螺旋套筒3、滑动套筒4和推杆6。
25.导向筒2内设光滑圆孔，螺旋套筒3外壁光滑，与导向筒2内壁滑动配合。导向筒2右端设有内台阶，用以对螺旋套筒3轴向限位。螺旋套筒3的左端外侧固定设有大齿轮11，支撑座1的右端设有容纳大齿轮11的容纳腔。导向筒2左端与支撑座1右端通过法兰固定联接，支撑座1左端与抓捕机构的主体联接。导向筒2外侧设有驱动电机13，该驱动电机13通过小齿轮12驱动大齿轮11，进而带动螺旋套筒3转动。
26.滑动套筒4轴向滑动设置在螺旋套筒3内，滑动套筒4内孔与推杆6外圆柱面滑动配合。螺旋套筒3内设螺旋槽，在推杆6的左端设有螺旋柱6-1，螺旋柱6-1的外螺旋与螺旋套筒3内的螺旋槽螺旋配合。在推杆6上螺旋柱6-1右端面与滑动套筒4的左端面间设有压缩弹簧9。在滑动套筒4的右端设有胀紧瓣座4-3，在胀紧瓣座4-3周向均布铰接设有三个胀紧瓣5。在推杆6的右端固定设有支撑杆座6-3，在支撑杆座6-3内铰接设有支撑杆7，支撑杆7的数量为三个，与胀紧瓣5对应。支撑杆7的另一端与胀紧瓣5外端铰接。在支撑杆座6-3上与支撑杆
7对应位置处分别设有容纳槽二6-4，用以容纳收起的支撑杆7。胀紧瓣5上开设有容纳槽一5-1，用以在胀紧瓣5收拢时容纳支撑杆座6-3。
27.在滑动套筒4的圆周面上沿轴向设有长导槽4-1，本实施例中，长导槽4-1的数量为三个，沿滑动套筒4周向均布。在导向筒2右端台阶处径向设有导杆一10，导杆一10的数量与滑动套筒4上的长导槽4-1数量相对应。滑动套筒4上的各长导槽4-1与导向筒2右端径向设置的导杆一10滑动配合，用以限制滑动套筒4只能轴向滑动，而不能转动，且控制滑动套筒4的轴向行程。导杆一10上设置耐磨转套或者轴承，用以与长导槽4-1配合时，减小阻力，提高寿命。
28.在滑动套筒4的圆周面上沿轴向还设有短导槽4-2，本实施例中，短导槽4-2的数量为三个，沿滑动套筒4周向均布。在推杆6上径向固定设有导杆二6-2，导杆二6-2的数量与短导槽4-2的数量相对应。滑动套筒4上的各短导槽4-2与推杆6上径向固定设置的导杆二6-2滑动配合，限定推杆6只能轴向滑动，而不能转动，且限制推杆6的轴向位置。
29.在推杆6上偏右端设有拉压传感器8，在设置拉压传感器8的左侧的推杆6中心轴线上还设有长孔，用以供拉压传感器8的信号线8-1穿过。
30.下面介绍本发明的工作原理。
31.(1)伸出动作
32.驱动电机13通过小齿轮12驱动大齿轮11，带动螺旋套筒3正向转动，螺旋套筒3通过螺旋柱6-1驱动推杆6向右轴向伸出，推杆6通过压缩弹簧9带动滑动套筒4同步向右伸出。由于滑动套筒4上的短导槽4-2通过导杆二6-2对推杆6的转动限制，及导杆一10在长导槽4-1内对滑动套筒4的转动限制，推杆6及滑动套筒4只能向右轴向移动伸出，不能转动。此过程，导杆二6-2停留在短导槽4-2的最左端，导杆一10在长导槽4-1内向左滑移。当滑动套筒4上长导槽4-1的左端与导杆一10接触上时，滑动套筒4伸出到极限位置，不再轴向移动，见图8。
33.(2)各胀紧瓣5张开
34.螺旋套筒3继续正向转动，滑动套筒4不再移动，压缩弹簧9被压缩。螺旋柱6-1驱动推杆6继续向右轴向伸出，推杆6右端的支撑杆座6-3向外移动，支撑杆7将各胀紧瓣5径向顶出张开，直到各胀紧瓣5外侧撑开胀紧发动机喷管喉部，运动停止，见图9。此过程，导杆二6-2随推杆6向右移动到短导槽4-2的最右端，运动停止。
35.(3)各胀紧瓣5合拢
36.驱动电机13通过小齿轮12驱动大齿轮11，带动螺旋套筒3反向转动，螺旋套筒3通过螺旋柱6-1驱动推杆6向左轴向移动，推杆6右端的支撑杆座6-3向左移动收回，支撑杆7将各胀紧瓣5径向拉回收拢，回到初始位置。在此合拢过程中，压缩弹簧9复位拉长，滑动套筒4不移动，直到导杆二6-2随推杆6向左移动到短导槽4-2的最左端为止。
37.(4)轴向收回
38.螺旋套筒3继续反向转动，螺旋套筒3通过螺旋柱6-1驱动推杆6向左轴向移动，推杆6带动滑动套筒4向左轴向移动，直至回到初始位置，移动停止。
技术特征：1.一种基于螺套驱动的推杆伸缩张合机构，其特征在于：包括支撑座(1)、导向筒(2)、螺旋套筒(3)、滑动套筒(4)和推杆(6)；螺旋套筒(3)可转动地设置在导向筒(2)中，导向筒(2)右端设有内台阶，用以对螺旋套筒(3)轴向限位；螺旋套筒(3)左端伸出导向筒(2)的部分固定有周向的大齿轮(11)，导向筒(2)外侧设有驱动电机(13)，驱动电机(13)输出端设有小齿轮(12)，小齿轮(12)与大齿轮(11)啮合；支撑座(1)固定在导向筒(2)左端，大齿轮(11)收于支撑座(1)右端适配的容纳腔中；支撑座(1)左端与抓捕机构的主体联接；滑动套筒(4)可轴向移动地设置在螺旋套筒(3)中，滑动套筒(4)右端部伸出导向筒(2)并固定有胀紧瓣座(4-3)，胀紧瓣座(4-3)上沿周向铰接有多个胀紧瓣(5)；推杆(6)可轴向移动地设置在滑动套筒(4)中，推杆(6)左端设有螺旋柱(6-1)，用以与螺旋套筒(3)内侧的螺旋槽螺旋配合；在推杆(6)上、螺旋柱(6-1)右端面与滑动套筒(4)的左端面之间设有压缩弹簧(9)；推杆(6)右端伸出滑动套筒(4)及胀紧瓣座(4-3)，并设有支撑杆座(6-3)；支撑杆座(6-3)内对应地铰接有与胀紧瓣(5)同等数量的支撑杆(7)，支撑杆(7)另一端与对应的胀紧瓣(5)外端铰接；滑动套筒(4)的周向面上沿轴向开设有长导槽(4-1)，导向筒(2)右端径向设有导杆一(10)，导杆一(10)与长导槽(4-1)滑动配合，用以限制滑动套筒(4)向右移动的极限位置，以及防止滑动套筒(4)转动；滑动套筒(4)的周向面上沿轴向还开设有短导槽(4-2)，推杆(6)上径向设有导杆二(6-2)，导杆二(6-2)与短导槽(4-2)滑动配合，用以限制推杆(6)向右移动的极限位置，以及防止推杆(6)转动；推杆(6)处于右侧极限位置时，各胀紧瓣(5)处于张开状态。2.根据权利要求1所述的推杆伸缩张合机构，其特征在于：胀紧瓣(5)上开设有容纳槽一(5-1)，用以在胀紧瓣(5)收拢时容纳支撑杆座(6-3)；支撑杆座(6-3)上开设有容纳槽二(6-4)，用以在胀紧瓣(5)收拢时容纳支撑杆(7)。3.根据权利要求1所述的推杆伸缩张合机构，其特征在于：导向筒(2)与支撑座(1)通过法兰固定联接。4.根据权利要求1所述的推杆伸缩张合机构，其特征在于：长导槽(4-1)的数量为多个，沿滑动套筒(4)周向均布；导杆一(10)的数量与长导槽(4-1)相等，且一一对应。5.根据权利要求1或4所述的推杆伸缩张合机构，其特征在于：导杆一(10)上设置耐磨转套或轴承，用以与长导槽(4-1)配合时减小阻力。6.根据权利要求1所述的推杆伸缩张合机构，其特征在于：短导槽(4-2)的数量为多个，沿滑动套筒(4)周向均布；导杆二(6-2)的数量与短导槽(4-2)相等，且一一对应。7.根据权利要求1所述的推杆伸缩张合机构，其特征在于：推杆(6)上偏右端设有拉压传感器(8)，在推杆(6)上沿中心轴线开设有长孔，用以穿设拉压传感器(8)的信号线(8-1)。
技术总结本发明公开了一种基于螺套驱动的推杆伸缩张合机构，通过驱动电机驱动螺旋套筒转动；螺旋套筒内滑动设有滑动套筒，滑动套筒中设有推杆，推杆左端设有螺旋柱，用以与螺旋套筒内侧的螺旋槽螺旋配合，实现轴向移动；在推杆上、螺旋柱右端面与滑动套筒的左端面之间设有压缩弹簧；滑动套筒的周向面上沿轴向开设有长导槽及短导槽，其中长导槽与导向筒右端径向设置的导杆一配合，限制滑动套筒向右移动的极限位置；短导槽与推杆上径向设置的导杆二配合，限制推杆向右移动的极限位置；在推杆移动到右侧极限位置时，其右端设置的支撑杆将滑动套筒端部设置的胀紧瓣径向顶出张开。本发明具有整体结构简单紧凑，驱动控制简单以及对于原动机扭矩要求低等优点。矩要求低等优点。矩要求低等优点。
技术研发人员：刘晓强 周望玮 潘金龙 朱世奇
受保护的技术使用者：南京信息职业技术学院
技术研发日：2022.07.15
技术公布日：2022/11/1
