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八轮星球探测车可展开移动系统设计【7张图/16200字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-总装配图.dwg

A1-车架.dwg

A3-钢板.dwg

A4-传感器座压盖.dwg

A4-扭杆压臂轴承盖.dwg

A4-摇臂轴承挡圈.dwg

A4-摇臂连接铰轴.dwg

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关键词：: 星球探测展开开展移动挪动系统设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份，38页，16200字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
文献综述一份。
答辩讲稿一份。

图纸共7张，如下所示
A0-总装配图.dwg
A2-车架.dwg
A4-传感器座压盖.dwg
A4-扭杆压臂轴承盖.dwg
A4-摇臂轴承挡圈.dwg
A4-摇臂连接铰轴.dwg
A4-车架.dwg

摘要
星球车移动系统作为星球面探测的媒介，其关键技术的研究对于完善探索太空工程具有重要意义。本文主要进行八轮星球探测车可展开移动系统的设计。
为实现星球车折叠比及相应的功能要求，分别对组成移动系统的悬架部件、车轮部件进行设计。通过准静力学分析，分析了各结构参数对星球车越障通过性的影响。为确保八轮星球探测车越障能力满足设计要求，求解后确定了其整体结构尺寸。
根据所确定的结构尺寸，对八轮星球探测车可展开移动系统进行设计，包括车轮部件、悬架部件。根据车轮部件独立驱动、独立转向的功能要求，进行驱动传动装置及转向装置的设计，同时采用可展开车轮新构型设计了相应的轮辐结构。根据可展开悬架新构型，对悬架部件进行了总体结构设计。

关键词　八轮星球探测车；可展开移动系统；结构设计；建模

Abstract
Locomotion system of lunar rover is the medium of lunar exploration, the research of the locomotion system key technologies of lunar rover has important meaning for perfecting project of lunar exploration. The key technologies on deployable locomotion system of the eight-wheel with torsion-bar and rocker structure lunar rover are researched.
To meet the demand that the volume of lunar rover is least at folded station, and to realize the relevant function, the suspensions and wheels, which make up of the locomotion system, were designed. By the quasi-static analysis, the performance parameter expression of climbing obstacle with structure parameters was determined. The influence that each design parameter acts on the lunar rover performance of climbing obstacle is analyzed. In order to guarantee the climbing ability of eight-wheel with torsion-bar and rocker structure lunar rover to satisfy the design request, after solving the model, the structure dimension of the eight-wheel with torsion-bar and rocker structure lunar rover is made sure.
According to the structure dimension, the deployable locomotion system of the eight-wheel with torsion-bar and rocker structure lunar rover was designed, involving the wheels, the suspensions and the power for deploying the suspensions. According to the characteristic each wheel is driven and veered alone, the driving and turning devices of deployable wheel have been designed. Using the new framework of deployable wheel spoke, its structure has been designed. According to the new framework of deployable suspension, the whole structure of the deployable suspension parts has been designed.

Keyboard lunar rover, deployable motion system, physical design, modeling,

目录
摘要
Abstract
第1章绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 行星车移动系统概述 2
1.2.1 不可展轮式移动系统研究现状 2
1.2.2 可展开轮式移动系统研究现状 5
1.3 本文主要研究内容 8
第2章可展开移动系统结构设计 9
2.1 引言 9
2.2 移动系统结构的基本型式 9
2.3 可展开悬架结构 10
2.3.1 可展开悬架结构特点分析 10
2.3.2 可展开悬架展开方案确定 10
2.4 可展开车轮结构设计 12
2.5 本章小结 13
第3章可展开移动系统的参数设计 14
3.1 引言 14
3.2 由结构参数表征的地形通过条件 14
3.2.1 通过崎岖地形临界条件 15
3.2.2 通过坡状地形失效条件 15
3.3 由结构参数表征的越垂直障碍条件 18
3.3.1 两个前车轮同时越障 18
3.3.2 两个中前轮同时越障 19
3.3.3 各轮越过垂直障碍能力评价 21
3.3.4 越过壕沟的能力 21
3.3.5 移动系统的主要参数确定 21
3.4 本章小结 22
第4章可展开移动系统车轮部件设计 23
4.1 引言 23
4.2 可展开移动系统概述 23
4.3 车轮部件及其驱动 23
4.3.1 驱动方案确定 24
4.3.2 可展开车轮结构设计 25
4.4 本章小结 26
第5章可展开移动系统三维建模 27
5.1 三维建模软件简介 27
5.1 可展开移动系统三维建模 27
5.3 本章小结 28
第6章结论 29
参考文献
致谢

课题名称八轮星球探测车可展开移动系统设计
主要任务与
目标月球是距离地球最近的自然天体，蕴藏大量的矿产资源，是人类飞离地球进行深空探测的第一站，也是理想的天然空间中转站。月球车是月球探测中的重要媒介之一，已经成为全世界广泛研究的热点。移动系统作为月球车整体系统的关键部分，其性能的好坏直接影响整个探测任务的成败。本课题主要进行八轮扭杆摇臂式月球车可展开移动系统关键技术的研究。
目标：
提出的设计方案可行，结构设计合理，完成的三维、二维图纸设计，并完
成八轮星球探测车运动学分析与仿真验证。
任务：
1. 八轮星球探测车可展开移动系统方案结构设计
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三维仿真
主要内容与基本要求
主要内容：
1. 八轮星球探测车可展开移动系统方案结构设计
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三维仿真
基本要求：
按照课题内容，完成总体构型设计、方案设计和具体结构设计，完成三维、
二维装配图和零件图，应用Pro/e等软件完成八轮星球探测车运动仿真验证。
完成毕业设计要求的各种文档，包括开题报告、文献综述、外文翻译、中
期报告及毕业设计论文等。
严格按照进度安排，保质保量完成所承担的任务；遵守实验室相关规定。
主要参
考资料
及文献
阅读任务 [1] 邹永廖，欧阳自远，李春来. 月球探测与研究进展.空间科学学报. 2000，20(10):93-103
[2] 李圣怡，戴一帆，刘阳. 月球火星探测与月球探测车研制初探. 第二届月球探测技术研讨会论文集. 北京, 2001:146-155
[3] 李瑞玲，丁希仑，战强,等．变胞机构的机构学理论及在航天中的应用．2002 International Symposium on Deep Space Exploration Technology and Application, 2002,8: 230-236
[4] 邓宗全，胡明，高海波,等. 月球探测车关键技术及其原理样机的研制. 2002年深空探测技术与应用科学国际研讨会. 青岛，2002:29-35
[5] 胡群芳, 陈永杰. 中国掀起月球车研制热. 深空探测研究.2004, 2 (3): 3-4.
[6] 刘方湖，陈建平. 行星探测机器人的研究现状和发展趋势. 机器人. 2002,24(3):268-274.
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[10] 付宜利，徐贺，王树国等. 沙地环境移动机器人驱动轮的发展概况综述．机器人技术与应用. 2004,4: 22-29
[11] 刘明治,高桂芳. 空间可展开天线结构研究进展. 宇航学报. 2003, 24(1):82-87
[12] 岳建如.研究空间可动结构设计与控制分析.浙江大学博士学位论文. 2002:2-6
[13] 熊天齐.可展结构理论分析与研究. 同济大学硕士学位论文. 2006,1-30
[14] WangQiaoling，Guan Rongqiang ，Gu Dongdong 。Pro and con quadrangle suspension fork lunar’s performce analysis and simulation. The 2nd International Conference on Electrical and Control Engineering.2011:1-4
[15] CHEN Bai-chao, WANG Rong-ben, YANG Lu, JIN Li-sheng, GUO Lie .Design and Simulation Research on a New Type of Suspension for Lunar Rover. Proceedings of the 2007 IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation.2007:1-5

外文
翻译任务 [1] WangQiaoling，Guan Rongqiang ，Gu Dongdong 。Pro and con quadrangle suspension fork lunar’s performce analysis and simulation. The 2nd International Conference on Electrical and Control Engineering.2011:1-4
[2] CHEN Baichao, WANG Rongben, YANG Lu, JIN Li-sheng, GUO Lie .Design and Simulation Research on a New Type of Suspension for Lunar Rover. Proceedings of the 2007 IEEE International Symposium on Computational Intelligence in Robotics and Automation.2007:1-5

八轮星球探测车可展开移动系统设计

内容简介：: 1 外文翻译毕业设计题目：八轮星球探测车可展开移动系统设计原文 1： s 译文 1：正反四边形悬架月球车的性能分析和仿真原文 2： n a 文 2：一种新型悬架月球车的设计与仿真研究 2 正反四边形悬架月球车的性能分析和仿真摘要众所周知，月球表面与地球表面是不同的，与地球的环境相反，月球的环境很差，其表面上很不平整。因此在月球上行走很不方便。基于这种情况，我们学习新的稳定线的正反四边形悬架月球车的设计，基于四边形和反四边形的好和坏的方面的分析，对正反四边形悬架的设计提出了方案，并对其性能进行了模拟。使其在月球上更好地实现成为步行样品的目标。关键词月球车；正反四边形；模拟；件一、导言随着嫦娥第一阶段的胜利竣工，从第二阶段开始 1，我们国家开始了新一轮月球探测的高潮。进入秋天一个月后，如何进行调查，如何进行设计，月球车科学调查运营商的结构和性能如何在月球上生存，已成为科研人员要解决新的难题。对月球车的研究已经有很长的历史，首先对月球车研究的是前苏联和的美国。克。 1998年） 2，后进行月球车研究 3,4。与海外月球车研究相比，国内对月球车的研究很晚，如今仍处于起步阶段。目前国内有哈尔滨工业大学，上海交通大学，中国科学与技术大学掌握了月球车的关键技术和原型研究。他们不但生产和外国类似的月球车，还创新各种先进的新理论。这篇文章中关于这类问题如月球的特殊环境复杂的，以及大小形状分配不规则的石头，火山口间距 ; 大小不标准的月球土壤粒度，松动分歧不一致等问题 5也是复杂的。具体到月球车的车身结构设计上，基于对正反四边形的研究开发出悬挂叉状六个轮的月球车。二、月球车的系统设计本文阐述了月球的用途是什么，主要使用正反四边形悬架进行设计。这个月球车总共有六个轮子，以 2* 3 方式分布在附近的负载平台两侧。在碰到障碍小的情况能够穿过屏障，在碰到无法穿梭的大障碍时走弯路。图 1 是正反四边形悬挂叉月球车辆的实验室模型，可以很容易看到图 1 正反四边形悬架的设计模型车轮和负载平台放置的位置。 3 图 1 正反四边形悬挂叉月球车型三、提到以及设计的正反四边形悬架由于摇臂式悬架火星漫游者 “已经通过火星的测试后已确认其可行性。因此本文将使用这种火星漫游者作为参考设计月球车，根据月球火星的环境做不同的改善。校准四边形反四边形的分析火星漫游者的改善车辆，其转向架转向原有的弧形隆起的直杆极，在旅游运动中在一定程度上解决了改变转向架稳定性不高的问题，但在变革过程中的也减少了转向架与地面的间隙，使得接触它的障碍更容易，是转向架必须跨越的障碍，避震悬挂叉，是无法克服的障碍。如果减少转向架的直杆长度，可提高转向架传递的性质，但像这样的几何形状会减少转向架的稳定性。从这可以看出，转向架稳定性和几何通过相互制约的性质，基于这样的情况下，根据运动学和机制的原则，本文提出了一种相当于游者倾斜和弯曲的转向架组织 2，图 3 分别是倾斜弯曲转向架模型和四边形组织参数化模型。图 2 倾斜弯曲的转向架模型图 3 四边形的形状组织参数化模型 4 这个四边形机构包含三个成员，共有 4 铰链点，两个叉状商标的铰链接触是回升点。安装转向架安装方法使其他部分成员相应在围绕绕点自由回升。当像图4 平行四边形悬架搁置，其成员和相应的转向架成员长度和倾斜角度都是平等的，组织的两种同一级别的方向和紧张的状态，因此，四边形悬架绝对可以取代斜弯曲转向架，有倾斜弯曲转向架罚款的性能。摇臂摇臂构，突出了主摇臂的突破障碍能力，我们提出一种摇摆轴的发展组织边形组织，使其达到摇臂性能优化的目标。图 4 摇臂模式模型图 5 反四边形参数模型反四边形组织有四个铰链点，我们用虚线在图 5 的辅助附着点连成反四边形模型，通过这种模式的工作原则可能很容易看到失真组织。写入的方式上有铰链点当场表态接送点。转向架安装方法使得安装相应的成员可以在其他部位自由旋转。通过前面的分析可以很清楚的认识，四变形组织有可能代替转向架，反四变形组织可能代替摇轴。因此，本文结合四变形和反四边形的组织特征，提出一种新的避震前叉到优化的悬挂叉性能的目标。图 6 是正反四边形悬架单侧模压地形图。 5 图 6 正反四边形悬挂叉单方面的模压地形图正反四边形悬架组成 6 根连杆和七个铰链，左侧端序号 1， 2， 3， 4 四连杆构成四边形机构，右侧的序列号 4， 5， 6， 7 四连杆构成的反四边形机构， 7 个序列号 1， 3， 7 连接棒前，后轮，轮，上线佛脚和手掌分别连接。它安装的方式和摇臂转向架悬架是相同的。四、正反四边形分析建立两个组织有关成员的长度和角度是一样的，外面也有相同的两个组织的行动和力矩，图 4 中，图 5 G 是负载平台压力，行动和力，分别为 3 的时刻，符合轮债券当两个组织的终端，通常接收。 “定义和分别是两个组织抗衡时刻。这两个组织抓取更多的能力相对强和弱是可能的，以反映通过对比抗衡的时刻，平衡的时刻更大的抓取能力更强，否则抓取能力较弱。同类型示通过类型：在公式中 f 为有效系数，摩擦产生的压力轮毂单元。在月球环境 f 设定为 0 到 10，方程我们可以得到分析公式足不等式电子测控然后四边形是更大 6 的平衡反扭矩臂的力矩平衡。因此，在设置合适的值后，相比摇臂抓取能力反四边形的形状组织更强。五、正反四边形悬架性能仿真分析开创了正反四边形悬架和摇摆轴悬架模型，在，为便于解释，假设正反四边形悬挂叉模型 1，摇轴模型悬架 2，根据中国月球车两个模型参数数据移动系统的设计要求是大小： *，质量： 120 公斤，单轮质量： 3心之间的距离，高度，轮轮旋转速度 6r/径量，轴距，重力加速度序渐进增加了模型的车辆与路面摩擦在模拟过程中的系数，可以缓慢地行进直到四边形遇到 250 毫米高的垂直障碍。 A 正反四个侧面跨越障碍物能力模拟对模型 1，模型 2 时超越 250 毫米屏障轮的摩擦力进行模拟，得到下面的图表 8 摩擦力和时间关系。由图 7 超越的过程和图 7 摩擦力和时间的关系图可以看出，当车轮接触的屏障，有效车轮的摩擦系数上升迅速，在很短的时间实现在一个大的方式，当升降机轮升空开始，有效的摩擦力启动逐渐缓慢下降，这可以推断，电梯当轮子升空占地接触障碍增加，行进更远的轮是最困难的。图 7 产品型号 1 和产品型号 2 随着时间的推移摩擦系数 7 为比较模型 1，模型 2 跨越障碍物能力，对图表曲率进行分析。由曲线关系可以看到，模型 1 的摩擦系数需要在整个跨越障碍物的过程必须是小于一个模型的摩擦系数，除了需要的摩擦系数。因此，模型 1 的能力必须超过 2 模型跨越障碍物能力。即正反四边形形状暂停叉月球车的跨越障碍物的能力必须超过摇摆轴的跨越障碍物的能力。 B 当跨越障碍物时，平台稳定分析当月球车通过不平的路面时，负载平台将有一定程度上俯仰摆动的角度，非常摇摆程度的大小和悬架形式大关系，只有当性能优良的避震前叉通过路面，才会轻微摇摆，下面将使用角度大小来表达悬架的性能质量，值越小，显示悬架的表现会越好。图 8 是两款车型超越的 250 毫米的高垂直障碍时仰角的变化。实线是模型 1 俯仰角曲线图，虚线是模型 2 的仰角曲线图。图 8 两模型角曲线间距根据曲线关系图表可以看到，模型 2 最大的俯视角为，模型 1 最大俯角为，因此，模型 1 的稳定性要比模型 2 稳定性高，正反四个侧面良好的避震前叉比摇臂悬挂叉能的性能优越。六、结论本文提出一种创新的月球车移动系统，该系统开始使用的正反四边形悬架是一个主体。通过对这篇文章中摇臂式悬架和正反四边形悬架的应力分析，姿势分析，能够得到正反四边形悬架运动系统比摇臂式悬架运动系统有强大的障碍穿越能力和稳定的能力的结论。并对正反四边形悬架的跨越障碍物平台的能力进行仿真分析，通过模拟图形分析了正反四边形悬架等具有的优越性能。该系统的设计是一个比较创新的系统设计，有中国特色的月球车和对以后的系统建设具有一定的参考作用。 8 参考 1欧阳自远，我国月球调查的整体科学目标和发展战略研究 J。地球科学进展 03） :351国）。 2陈世荣，改变姿势摇杆月球车和通过月面的性能研究。中国科学和技术大学。精密仪器，机械国）。 3 G 车辆机器人和载人行星国际宇航局第 57研究所 4 动站系统。空间计划和技术会议 5郑永春，欧阳自远，王世杰等，月球土壤 J的物理和力学性能。矿物岩石，2004,24（ 4）： 14 中国）。作者：王巧灵，关容强，顾东东国籍：中国出处： 2011 9 一种新型月球车悬架的设计与仿真研究摘要本文提出了一种新型的悬架月球车。这种悬臂主要由一个正四边形杠杆机构和负四边形杠杆机构组成。该悬架的设计了基于以下几个方面：攀上障碍，适应地形，顺利行走，相等的分配负载给车轮。在本文中，首先对新悬架结构的进行说明，第二对其杠杆的运动学进行分析，并且建立该悬架机构的关系方程，所以悬架的变形能力是已知的。为了测试的悬架的能力，我们设计了一个原形悬架，并测试其攀登障碍的能力，并且结果表示该装备有新型悬架的模型具有良好的攀爬越障能力，并可以保持平稳。基于我们在测试中发现的缺陷，我们优化杠杆机构，然后建立具有基于后再仿真其能力的比较。进一步的研究工作这种新开发的悬架现在正在开展，以提高其整体性能。中国已确定在不久的将来开展月球探测工程。所研究的新类型的悬架提供了宝贵的技术支持。一、简介中国专家预计将发送月球车到月球上在 2012年实施探索。因此，一些研究机和大学都在积极从事研究相关领域的月球车。由于月球车的运动系统装有检测仪器，重要的是要顺利地移动。以发展勘探技术在 2004年中国吉林中国大学发明了一种新类型的悬挂月球流动站。将悬架主要是由一个正四边形杠杆机制和负四边形杠杆机制。试验结果表明新类型的悬架具有优异的爬上障碍能力，使驾驶室平滑。提出了新的悬架提供了宝贵的在未来的月球探测的技术支持。二、障碍分析显示遇到的障碍部分装在悬架杠杆的力量图 1所示的车轮时。力。合力加载在悬架杠杆轮。之间的角度由力和地平线。个月球车的重量。是路面与车轮的附着系数。是道路阻力系数。定义考虑 F =。它是假定月球车是由 6个车轮，每边三个轮子，和负载的重量是同样分配到六个轮子。所以当单轮遇到障碍物，考虑的特性土壤，采取虑到月球车的结构和重量，采取 G/602。因此，通过等式（ 1），得出的结论是 = 45。它指的方向作用的力车轮悬架杠杆为 45。 10 图 6悬架杠杆三、新型悬架的设计 1悬架的设计原则。 1）出色地翻越障碍从上面的分析我们知道，当车轮遇到障碍，悬架杠杆作用的力的方向轮毂为45。杆机构被设计时，方向一些共同车轮的杠杆方向应垂直于的作用，他们尽可能地以增大扭矩，使杠杆转动的方向有利于爬上障碍。所以，我们应该做的有关杠杆与反向 45到地平线倾斜。 2）出色地顺利行走能力悬架应该有能力自动适应地形的穿越障碍时，可以消除影响凹凸不平的地面，并保持驾驶室平稳。 3）驾驶室的负载分发到每个车轮 4）具有良好的折叠和展开以携带方便 2结构的正和负的四边形悬挂根据上面的悬浮式设计的原则，我们设计了一种新型的悬架，这主要是由一个正四边形杠杆机构构成和一个负的四边形杆机构，如图 2中所示。该悬浮液是由六个杆，和控制杆 1，杆 3和杆 6的端部的连接分别与前 15轮，中间轮 16和后轮 17。杆1 和杆 2是在点 8处铰接，相同的铰接也是在点 7处，控制杆 1和杆 3 的杆 2和杆4 在点 10中，杆 3和杆件 4在点 9，杆 2和杆 5在点 12，杆件 4和杆 6在点 14，并在点 13 的杆 5 和杆 6。双方的正和负的四边形杆机构与驾驶室通过差动轴杆 4 点11。因此，横摆角的驾驶室的平均横摆角两侧杆 4。图 2正反四边形悬架四、地形适应能力 11 1悬架运动学方程为了很容易地分析的运动之间的关系杆，由从中心的辅助线前轮和 45 角度分析，图 3中所示的控制杆 1。三个分支杆 4杆之间的角度分别为 135， 135和 90。控制杆 1是平行于杆 4的一个分支杆，杆图 2是平行于杆 3，和辅助线是平行于另一个分支杆 4杆。每一控制杆的长度分别是 7，图 3中所示。并且轮和其他车轮的中心，是杆 3和杆 1之间的角度，是辅助线之间和控制杆 1，是杆 5和水平辅

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