六轮摇臂摆杆式行星探测车的结构设计与分析

发布时间：2017-11-06 08:32

  本文关键词：六轮摇臂摆杆式行星探测车的结构设计与分析

  更多相关文章： 行星探测车 摇臂摆杆 差速转向 移动性能 虚拟仿真

【摘要】：当前,我国的航天事业飞速发展,全国多个院校已经设计出多款月球探测车。探测车整体是十分复杂的移动机器人,包括移动系统、导航系统通信系统等。其中移动系统是探测车最基础也是最关键的,是探测装备的搭载平台,其性能的优劣、工作的稳定性和可靠性将直接影响行星探测任务的成败。在此背景之下,本文充分调研分析国内外行星探测车的发展历史和研究现状,决定设计一款微型行星探测车。本文首先提出了一种微型六轮摇臂摆杆式行星探测车的设计方案。基于探测车的设计指标,设计了车轮关节驱动方案和关节结构,并进行了电机和减速器的选型和校核。在对比现有探测车转向方案的基础上,选择简单可靠的差速转向作为本次探测车的转向方案。借鉴现有差动平衡方案,本文设计了行星轮系式差动方案,给出了数学模型和结构图。然后设计了摇臂摆杆的关连接节,给出其结构图。最后给出了探测车的整体三维图。足够的强度和刚度是探测车在航天活动中最基本的要求。本文通过Hypermesh和Workbench的联合有限元分析,分析了探测车整体的静态强度和刚度以及探测车的前十阶固有频率,并对差动平衡装置进行了校核。然后对摇臂摆杆在多工况共同作用下进行了有限元优化设计整体探测车和重要零部件进行有限元校核。为了实现对探测车的控制,必须对探测车进行运动学建模。采用坐标系转换的方法建立探测车坐标系和轮地接触坐标系,推导出从车体中心到各个轮地接触点的坐标转换方程;按轮心建模法建立探测车前进速度与车轮驱动速度之间的运动学方程。探测车的控制还需要探测车的差速转向模型。在转向运动学模型中推导出转向半径、转向角速度与车轮速度的关系,在转向动力学模型中研究了探测车转向时车轮的驱动力矩分配,为探测车的差速转向提供转速设置与力矩分配的理论依据。最后,建立探测车的ADAMS虚拟样机系统,通过在指定的不同地面上行走,验证了六轮摇臂摆杆式探测车卓越的平稳性和越障性能,并对探测车进行了一系列的设计和验证工作,证明了探测车作为载体必须有的平稳性和越障能力是足够的。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V476.4

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谢亮;苏联本世纪的行星探测计划[J];世界导弹与航天;1988年02期

2 天力;美日欧将进行彗星和小行星探测飞行[J];中国航天;1997年04期

3 徐新明;美国 21 世纪的行星探测计划[J];国际太空;1998年10期

4 朱恩涌;孙国江;果琳丽;左光;陈冲;;我国小行星探测发展思路及关键技术探讨[J];航天器工程;2012年03期

5 张希舜;;美国的行星探测热潮[J];国外空间动态;1990年02期

6 ;美一公司将进行小行星探测[J];中国航天;1998年01期

7 罗丹;行星探测无名英雄[J];国外科技动态;2004年03期

8 刘吉成;邓宗全;高海波;;行星探测车车轮构型研究综述与思考[J];机械设计与制造;2007年11期

9 邓宗全;李所军;高海波;;行星探测车被动摇臂悬架的研究与发展[J];宇航学报;2008年06期

10 李志海;张柏楠;杨宏;王开强;;载人小行星探测推进技术初步方案设想[J];国际太空;2013年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 岳映章;葛文杰;柏龙;;行星探测机器人的移动技术对比分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第三届学术会议论文集[C];2006年

2 王志浩;田东波;易忠;刘业楠;李蔓;邓佳欣;;小行星探测采样模拟试验方法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集（上篇）[C];2011年

3 陈书通;王永滨;蒋万松;;小行星探测附着技术的方案研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第十届学术年会论文集[C];2013年

4 岳荣刚;刘刚;郝平;侯向阳;王少萍;;一种行星探测车车轮的性能研究[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年

5 王景泉;宋智;;21世纪国际月球与行星探测的发展趋势[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十次学术会议论文集[C];1997年

6 焦维新;陈宏飞;;行星探测的现状与未来[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十八次学术会议论文集（下册）[C];2005年

7 彭锦霞;金志煜;;行星探测成像系统[A];空间探测的今天和未来——中国空间科学学会空间探测专业委员会第七次学术会议论文集（下册）[C];1994年

8 杨忠敏;戴光明;彭雷;王茂才;熊金莲;;纯脉冲小行星探测序列与轨道优化[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第十届学术年会论文集[C];2013年

9 田海波;方宗德;寇发荣;;一种六轮行星探测车的结构及其准静态分析[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第三届学术会议论文集[C];2006年

10 刘宇飞;王立;曾祥远;;太阳帆推进特性分析及在小行星探测中的应用[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第九届学术年会论文集（上册）[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 记者　 卞晨光;美重启“黎明”号小行星探测项目[N];科技日报;2006年

2 《i周刊》记者 张旭东 王宏宇;机器人时代来了！[N];中国计算机报;2004年

3 朱毅麟;太空机器人真能耐[N];中国航天报;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 宁杭;六轮摇臂摆杆式行星探测车的结构设计与分析[D];江苏科技大学;2016年

，

本文编号：1148148