六輪搖臂擺桿式行星探測車的結構設計與分析.pdf

1、當前，我國的航天事業(yè)飛速發(fā)展，全國多個院校已經設計出多款月球探測車。探測車整體是十分復雜的移動機器人，包括移動系統、導航系統通信系統等。其中移動系統是探測車最基礎也是最關鍵的，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的成敗。在此背景之下，本文充分調研分析國內外行星探測車的發(fā)展歷史和研究現狀，決定設計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計方案?；谔綔y車的

2、設計指標，設計了車輪關節(jié)驅動方案和關節(jié)結構，并進行了電機和減速器的選型和校核。在對比現有探測車轉向方案的基礎上，選擇簡單可靠的差速轉向作為本次探測車的轉向方案。借鑒現有差動平衡方案，本文設計了行星輪系式差動方案，給出了數學模型和結構圖。然后設計了搖臂擺桿的關連接節(jié)，給出其結構圖。最后給出了探測車的整體三維圖。
　　足夠的強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的聯合有限元分析，分析

3、了探測車整體的靜態(tài)強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行了校核。然后對搖臂擺桿在多工況共同作用下進行了有限元優(yōu)化設計整體探測車和重要零部件進行有限元校核。
　　為了實現對探測車的控制，必須對探測車進行運動學建模。采用坐標系轉換的方法建立探測車坐標系和輪地接觸坐標系，推導出從車體中心到各個輪地接觸點的坐標轉換方程；按輪心建模法建立探測車前進速度與車輪驅動速度之間的運動學方程。探測車的控制還需要探測車的差速轉向模型