六輪搖臂擺桿式行星探測車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、當(dāng)前，我國的航天事業(yè)飛速發(fā)展，全國多個院校已經(jīng)設(shè)計(jì)出多款月球探測車。探測車整體是十分復(fù)雜的移動機(jī)器人，包括移動系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)通信系統(tǒng)等。其中移動系統(tǒng)是探測車最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的，是探測裝備的搭載平臺，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任務(wù)的成敗。在此背景之下，本文充分調(diào)研分析國內(nèi)外行星探測車的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，決定設(shè)計(jì)一款微型行星探測車。
　　本文首先提出了一種微型六輪搖臂擺桿式行星探測車的設(shè)計(jì)方案?；谔綔y車的

2、設(shè)計(jì)指標(biāo)，設(shè)計(jì)了車輪關(guān)節(jié)驅(qū)動方案和關(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。在對比現(xiàn)有探測車轉(zhuǎn)向方案的基礎(chǔ)上，選擇簡單可靠的差速轉(zhuǎn)向作為本次探測車的轉(zhuǎn)向方案。借鑒現(xiàn)有差動平衡方案，本文設(shè)計(jì)了行星輪系式差動方案，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。最后給出了探測車的整體三維圖。
　　足夠的強(qiáng)度和剛度是探測車在航天活動中最基本的要求。本文通過Hypermesh和Workbench的聯(lián)合有限元分析，分析

3、了探測車整體的靜態(tài)強(qiáng)度和剛度以及探測車的前十階固有頻率，并對差動平衡裝置進(jìn)行了校核。然后對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)整體探測車和重要零部件進(jìn)行有限元校核。
　　為了實(shí)現(xiàn)對探測車的控制，必須對探測車進(jìn)行運(yùn)動學(xué)建模。采用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法建立探測車坐標(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車前進(jìn)速度與車輪驅(qū)動速度之間的運(yùn)動學(xué)方程。探測車的控制還需要探測車的差速轉(zhuǎn)向模型