八轮星球探测车可展开移动系统设计【毕业论文+CAD图纸通过答辩】
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八轮星球 探测车可展开移动系统 设计 学 生：程欣禹 导 师：胡 明 2013年 5月 21日 浙江理工大学本科毕业设计（论文）答辩 一 意义 二 三 自 20世纪 60年代以来，以美国、俄罗斯、法国、日本等发达国家为首，各国科研机构纷纷进行各种类型行星车的研制，有的甚至已进入实用化、商品化阶段，如“勇气号”火星车。在国内，清华大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学、北京航空航天大学、上海交通大学、华中科技大学和航天科技集团 502所等高等院校及科研院所相继开展了这方面的研究工作。 由于航天器运载技术和发射费用的限制，在具有良好的环境自适应能力的前提下，体积小、质量轻成为月球车研制的主要技术指标。因为减小月球车的体积，不仅可以减小其运载火箭的体积和质量，节省推动力，降低发射成本，而且对提高发射的可靠性意义重大。 因此 尽可能少的占用运载器的有效载荷空间是一个很值得研究的课题。 星球车可展开移动系统概述 整体可展开移动系统 底盘可展开移动系统 星车 星车和盘结构 悬架可展开移动系统 车轮可展开移动系统 圆规腿步行轮示意图 1 八 轮星球探测车可展开移动系统的结构设计 2 八 轮星球探测车可展开移动系统的 参数 设计 3 八 轮星球探测车 可展开 移动系统车轮部件设计 4 八 轮星球探测车可展开移动系统 三维 建模 1）确定移动系统的基本结构形式 1 2 643 5 2） 可展开悬架展开方案确定 1. 悬架折叠后月球车所占包络空间小 。 2. 未展开前仍可自由行驶 ， 以适应驶离着陆器在月面上展开的需求 。 3. 悬架组成构件少 ， 以满足悬架展开可靠性要求及悬架作为空间机构应具有的质量轻的特点 。 可展开悬架折叠与展开状态机构简图 下 图为星球车可展开悬架折叠状态与展开状态机构简图。 3） 可展开车轮结构设计 123 4 5 6空间展开式构型示意图 平面展开式车轮机构简图 123 123456789 2. 曲柄 3. 滑块 4. 连杆 基本构型确定 空间展开式构型的展开方式可知，在实现车轮径向折叠的同时车轮轴向尺寸会被动增大，从而影响折叠的效果，其所附加的驱动部件还会增加车轮结构的复杂性及重量。 平面展开式构型中展开机构为平面机构，车轮折叠与展开时不会附加产生其它方向的尺寸改变，不需要再附加驱动部件，车轮结构及其展开运动相对简单可靠。故选取平面展开式构型进行结构设计。 通过坡状地形失效条件 通过垂直障碍失效条件 1）车体前端触头失效、车轮触头倾覆失效 车体前端触头失效 ( 2 ) c o s ( )2 s i n ( )c 图 6 车轮触头倾覆失效 N 1N 4N 3N 2链 A c o s s i n ( ) s i n s i n ( )( s i n c o s ) c o s c o s ( )s i n c o s ( ) 0 + f 下斜面 上斜面 通过坡状地形失效条件 2）月球车侧向倾覆失效、纵向倾覆失效 图 7 侧向倾覆失效 m a x m a xa r c t a n ( / 2 ) , (1 ) 且N 1 2t a n ( 2 )2 gL l h 图 8 纵向倾覆失效 前进方向N 2 N 3 N 4N 1G b G bG cl 两个前车轮同时越障 图 9 两个前轮同时垂直越障力学模型 两个 中 前车轮同时越障 b G N 4N 2N 10 两个中前轮同时越垂直障碍力学模型 2 2 2 3 3 2 2 2 2003 2 2 3 3 2 2001 1 3 1( / ) ( 2 ) ( ) 2 2 2 21 1 3 1( / ) 2 4 ( ) 02 2 2 2 D l h h D D l l D l l h h D D l l 2 2 2 2 3 3 2 2 2003 2 2 2 3 3 2001 3 1 1( / ) ( 2 ) ( ) 2 2 2 21 3 1 1( / ) 2 4 ( ) 02 2 2 2 D l D l h D h l D l l D l h D l h 两个前轮 越过障碍的高度与各结构尺寸参量之间的关系 ： 两个中前轮 越过障碍的高度与各结构尺寸参量之间的关系 ： L=3l 1500=1000 1000mm c200mm 50mm 5mm l=410=30 表 1 移动系统的主要参数确定 1） 驱动方案确定 电机功率的确定： 由 机的型号为速器型号为 包含线驱动器 )。 1( s i n )4T D M a g 电机选择 额定功率 载转矩 5200定电压 定转速 4150定转矩 大持续电流 668大允许转速 5500大持续扭矩 大允许安装力 64N 额定电压下最大功率 18500大轴向载荷 大径向载荷 16N 速度 /转矩常数 高效率 87% 表 2 驱动电机 2） 驱动装置的设计 轮毂内部结构简图 可展开式车轮展开状态结构图 （ 1） 完成 八轮星球探测车可展开移动系统的结构设计 包括其悬架部分、车轮部分，以及其悬架部分的展开方案 （ 2） 完成 八轮星球探测车可展开移动系统的参数设计 建立了由尺寸参数表达的越障通过性能表达式，对其
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