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八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)設(shè)計,學(xué) 生：程欣禹 導(dǎo) 師：胡 明,2013年5月21日,浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯,一.選題背景及意義 二.論文主要工作 三.結(jié)論,匯報提綱,自20世紀60年代以來，以美國、俄羅斯、法國、日本等發(fā)達國家為首，各國科研機構(gòu)紛紛進行各種類型行星車的研制，有的甚至已進入實用化、商品化階段，如“勇氣號”火星車。在國內(nèi)，清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、國防科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)和航天科技集團502所等高等院校及科研院所相繼開展了這方面的研究工作。,一 選題背景及意義,由于航天器運載技術(shù)和發(fā)射費用的限制，在具有良好的環(huán)境自適應(yīng)能力的前提下，體積小、質(zhì)量輕成為月球車研制的主要技術(shù)指標。因為減小月球車的體積，不僅可以減小其運載火箭的體積和質(zhì)量，節(jié)省推動力，降低發(fā)射成本，而且對提高發(fā)射的可靠性意義重大。因此盡可能少的占用運載器的有效載荷空間是一個很值得研究的課題。,星球車可展開移動系統(tǒng)概述,整體可展開移動系統(tǒng),底盤可展開移動系統(tǒng),,Tri-star2 行星車,,Nomad 行星車和Nomad 底盤結(jié)構(gòu),懸架可展開移動系統(tǒng),Sojourner的展開狀態(tài),車輪可展開移動系統(tǒng),圓規(guī)腿步行輪示意圖[,1 八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計 3 八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)車輪部件設(shè)計 4 八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)三維建模,二. 論文主要工作,1）確定移動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式,1 可展開移動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,八輪扭桿搖臂式月球車移動系統(tǒng)示意圖,1.車輪 2.搖臂 3.扭桿壓臂 4.承載車體5.扭桿彈簧 6.轉(zhuǎn)向機構(gòu),2）可展開懸架展開方案確定,1. 懸架折疊后月球車所占包絡(luò)空間小。 2. 未展開前仍可自由行駛，以適應(yīng)駛離著陸器在月面上展開的需求。 3. 懸架組成構(gòu)件少，以滿足懸架展開可靠性要求及懸架作為空間機構(gòu)應(yīng)具有的質(zhì)量輕的特點。,可展開懸架折疊與展開狀態(tài)機構(gòu)簡圖,下圖為星球車可展開懸架折疊狀態(tài)與展開狀態(tài)機構(gòu)簡圖。,3）可展開車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計,空間展開式構(gòu)型示意圖,平面展開式車輪機構(gòu)簡圖,1.機架 2. 曲柄 3. 滑塊 4. 連桿 5.附加桿① 6.附加桿②,1.曲柄 2.滑槽 3.連桿1 4.滑塊1 5.連桿2 6.滑塊2 7.連桿3 8.滑塊3 9.連桿4 10.滑塊4 11.連桿5 12.滑塊5 13.連桿6 14.滑塊6,基本構(gòu)型確定 空間展開式構(gòu)型的展開方式可知，在實現(xiàn)車輪徑向折疊的同時車輪軸向尺寸會被動增大，從而影響折疊的效果，其所附加的驅(qū)動部件還會增加車輪結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及重量。 平面展開式構(gòu)型中展開機構(gòu)為平面機構(gòu)，車輪折疊與展開時不會附加產(chǎn)生其它方向的尺寸改變，不需要再附加驅(qū)動部件，車輪結(jié)構(gòu)及其展開運動相對簡單可靠。故選取平面展開式構(gòu)型進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。,通過坡狀地形失效條件,2 可展開移動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計,通過垂直障礙失效條件,1）車體前端觸頭失效、車輪觸頭傾覆失效,車體前端觸頭失效,圖6 車輪觸頭傾覆失效,通過坡狀地形失效條件,2 可展開移動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計,2）月球車側(cè)向傾覆失效、縱向傾覆失效,圖7 側(cè)向傾覆失效,圖8 縱向傾覆失效,,通過垂直障礙失效條件,兩個前車輪同時越障,圖9 兩個前輪同時垂直越障力學(xué)模型,兩個中前車輪同時越障,,圖10 兩個中前輪同時越垂直障礙力學(xué)模型,,,兩個前輪越過障礙的高度與各結(jié)構(gòu)尺寸參量之間的關(guān)系：,兩個中前輪越過障礙的高度與各結(jié)構(gòu)尺寸參量之間的關(guān)系：,,表1 移動系統(tǒng)的主要參數(shù)確定,1）驅(qū)動方案確定,電機功率的確定： 由MAXON電機樣本選取電機的型號為maxon118746，減速器型號為GP26B，ML型數(shù)字MR編碼器(包含線驅(qū)動器)。,3 可展開移動系統(tǒng)車輪部件設(shè)計,電機選擇,表2 驅(qū)動電機maxon118746參數(shù),2）驅(qū)動裝置的設(shè)計,,1.輪轂端蓋 2.輸出軸聯(lián)接盤 3.輪轂 4.輪軸 5.電機組 6.搖臂①,輪轂內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖,1.輪緣 2.連桿 3.滑塊 4.滑槽 5.輪轂 6.被動滑槽 7.被動滑塊 可展開式車輪展開狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖,4 可展開移動系統(tǒng)三維建模,三.總結(jié),（1）完成八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 包括其懸架部分、車輪部分，以及其懸架部分的展開方案 （2）完成八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計 建立了由尺寸參數(shù)表達的越障通過性能表達式，對其越障能力進行了全面分析。在此基礎(chǔ)上確定了主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。 （3）完成八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)車輪部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 包括驅(qū)動部分、驅(qū)動裝置部分及其展開方案設(shè)計 （4）完成八輪星球探測車可展開移動系統(tǒng)三維模型,