本文關(guān)鍵詞：六輪搖臂擺桿式行星探測(cè)車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

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【摘要】：當(dāng)前,我國(guó)的航天事業(yè)飛速發(fā)展,全國(guó)多個(gè)院校已經(jīng)設(shè)計(jì)出多款月球探測(cè)車。探測(cè)車整體是十分復(fù)雜的移動(dòng)機(jī)器人,包括移動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)通信系統(tǒng)等。其中移動(dòng)系統(tǒng)是探測(cè)車最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的,是探測(cè)裝備的搭載平臺(tái),其性能的優(yōu)劣、工作的穩(wěn)定性和可靠性將直接影響行星探測(cè)任務(wù)的成敗。在此背景之下,本文充分調(diào)研分析國(guó)內(nèi)外行星探測(cè)車的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,決定設(shè)計(jì)一款微型行星探測(cè)車。本文首先提出了一種微型六輪搖臂擺桿式行星探測(cè)車的設(shè)計(jì)方案。基于探測(cè)車的設(shè)計(jì)指標(biāo),設(shè)計(jì)了車輪關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方案和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了電機(jī)和減速器的選型和校核。在對(duì)比現(xiàn)有探測(cè)車轉(zhuǎn)向方案的基礎(chǔ)上,選擇簡(jiǎn)單可靠的差速轉(zhuǎn)向作為本次探測(cè)車的轉(zhuǎn)向方案。借鑒現(xiàn)有差動(dòng)平衡方案,本文設(shè)計(jì)了行星輪系式差動(dòng)方案,給出了數(shù)學(xué)模型和結(jié)構(gòu)圖。然后設(shè)計(jì)了搖臂擺桿的關(guān)連接節(jié),給出其結(jié)構(gòu)圖。最后給出了探測(cè)車的整體三維圖。足夠的強(qiáng)度和剛度是探測(cè)車在航天活動(dòng)中最基本的要求。本文通過Hypermesh和Workbench的聯(lián)合有限元分析,分析了探測(cè)車整體的靜態(tài)強(qiáng)度和剛度以及探測(cè)車的前十階固有頻率,并對(duì)差動(dòng)平衡裝置進(jìn)行了校核。然后對(duì)搖臂擺桿在多工況共同作用下進(jìn)行了有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)整體探測(cè)車和重要零部件進(jìn)行有限元校核。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)車的控制,必須對(duì)探測(cè)車進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模。采用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法建立探測(cè)車坐標(biāo)系和輪地接觸坐標(biāo)系,推導(dǎo)出從車體中心到各個(gè)輪地接觸點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程;按輪心建模法建立探測(cè)車前進(jìn)速度與車輪驅(qū)動(dòng)速度之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。探測(cè)車的控制還需要探測(cè)車的差速轉(zhuǎn)向模型。在轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型中推導(dǎo)出轉(zhuǎn)向半徑、轉(zhuǎn)向角速度與車輪速度的關(guān)系,在轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)模型中研究了探測(cè)車轉(zhuǎn)向時(shí)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩分配,為探測(cè)車的差速轉(zhuǎn)向提供轉(zhuǎn)速設(shè)置與力矩分配的理論依據(jù)。最后,建立探測(cè)車的ADAMS虛擬樣機(jī)系統(tǒng),通過在指定的不同地面上行走,驗(yàn)證了六輪搖臂擺桿式探測(cè)車卓越的平穩(wěn)性和越障性能,并對(duì)探測(cè)車進(jìn)行了一系列的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工作,證明了探測(cè)車作為載體必須有的平穩(wěn)性和越障能力是足夠的。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V476.4

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