四杆悬架机构月球车行走系统设计-系统设计论文-设计论文
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摘要:探月工程的推进对月球车提出了更高的越障要求,文章基
于四杆悬架机构越障能力强的特点,设计出一款新型月球车行走系统,并使用Adams进行运动学仿真,详细分析了其中震荡、侧滑与横摆、侧倾与俯仰等问题。该新型月球车行走系统具有较高的地形适应能力和通过能力,可以满足一般要求。
月球作为距离地球最近的天体,成为各国宇宙空间探测的重点目关键词:月球车;四杆悬架机构;运动学仿真
标之一,相比于载人航天探测,月球探测车的探测成本更低,且消除了载人航天的安全隐患。然而月球表面存在很多行驶障碍,资料显示,1m~3m大小的月球车会遇到25°的斜坡、0.5m大小的火山口以及
15cm~20c高的障碍体,因此对于月球车的越障能力提出了很高的要求[1]。本文自拟参数,提出了一种新型基于四杆悬架机构的月球车行走系统,进行了总体设计以及运动学仿真,确定了电机和减速器的选择,对实物的制造起到了指导作用。
本文所设计的月球车参数如下:最大外形尺寸为1总体设计
900mm(长)×600mm(宽)×450mm(高),总质量不超过50kg,移动速度不小于0.1m/s。
月球上地貌复杂,需要月球车有较高的灵活度,为了满足这一要1.1驱动设计
求,本文所设计的月球车采用六轮 驱动,前后轮设计牵引电机和转向电机实现驱动和转向,中间轮仅设计牵引电机实现驱动。
本文所选取四杆悬架系统的越障原理如图1所示。该系统在接触1.2悬架设计
到障碍物时,利用障碍物产生向后的推力驱动平面四杆机构运动,使相应的车轮抬起或落下,达到越过障碍物的目的,由于越障时主摇臂和副摇臂的瞬时转动中心下移至地面以下,因此具有比其他机构更强的越障能力。预计月球车需越过最大尺寸为15cm左右高度的障碍物,以此为根据进行多次试算,最终设计尺寸如图2所示。利用SolidWorks的推断约束,计算出前中后轮的极限越障尺寸分别为前轮200.23mm、中间轮216.40mm以及后轮176.17mm,如图3所示。取其中最小的后轮极限越障尺寸作为月球车整体的极限越障尺寸。事实上,极限越障尺寸应略小于该值,因为当左杆竖直的时候,车体的重心前移,稍有扰动便会向前翻倒,处于不稳定平衡的状态,因此真正的极限越障尺寸要略小一些,预计在15cm左右,满足预期。