[发明专利]六轮摇臂无人驾驶月球车的独立驱动转向系统及设计方法

权利要求书

1.六轮摇臂无人驾驶月球车的独立驱动转向系统，其特征在于：由转向系统、驱动系统和车轮组成。

2.根据权利要求1所述的六轮摇臂无人驾驶月球车的独立驱动转向系统的设计方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1，驱动系统电机和行星齿轮加速器减速器的参数设计；

根据车辆行驶方程，考虑道路阻力和坡道阻力，计算车辆行驶的基本驱动力和驱动力矩参数，并对结果校核；

步骤2，转向系统电机和行星齿轮加速器减速器的参数设计；

根据摩擦系数、载荷不均匀的安全系数、摩擦力作用圆半径因素计算车辆转向的基本转向力和转向力矩参数，并对结果校核；

步骤3，电机套尺寸和装配关系的确定；

根据步骤1和2中的驱动以及转向电机和减速器参数确定电机套尺寸和装配关系；

步骤4，车轮的结构设计；

步骤5，转向系统实现的结构设计；

步骤6，驱动系统和车轮的结构设计；

步骤7，整体系统的密封设计。

3.根据权利要求2所述的六轮摇臂无人驾驶月球车的独立驱动转向系统的设计方法，其特征在于：

步骤1中，使用车辆的行驶方程式，表明车辆行驶时，驱动力和外界阻力之间相互关系的方程式为

F_t＝F_f+F_i+F_w+F_j

式子中

F_t＝T_t/r，F_t为驱动力，T_t为驱动力矩，r为车轮半径；

F_f＝Wf，F_f为滚动阻力，W为车轮负载，f为滚动阻力系数；

F_i＝Gsiα＝G_i，F_i为坡度阻力，G为作用在汽车上的重力，α为坡度角；

F_w为空气阻力，C_D为空气阻力系数，A为迎风面积，ρ为空气密度，u_r为相对速度；

F_j为加速阻力，δ为旋转质量换算系数，m为汽车质量，为行驶加速度；

由于月球车车速较低，加速度很小，可以忽略不计；月球上空气稀薄，且车速较低，空气阻力可以忽略不计；车轮质量比较小，车轮负载均匀，车轮负载约等于车辆总体质量的六分之一，所以车辆的行驶方程式简化为：

F_ta＝F_f＋F_i＝mg(f＋i)

4.根据权利要求2所述的六轮摇臂无人驾驶月球车的独立驱动转向系统的设计方法，其特征在于：

步骤2中，月球车四轮转向，考虑路面不平整轮胎不均匀的情况，单一车轮要在载重m_v的情况下转向，考虑到原地转向时静摩擦力比较大，而且可能有路面不平整情况，较大摩擦系数，转弯时，采用摩擦力作用圆半径和转向速度计算转向所需要的力矩和功率，

F_v＝F_f＝m_vgf

T_v＝F_vR_v

P_v＝T_vω

式中

F_v、T_v和P_v为转向需要的力、力矩和功率，是选择电机的必要参数；

F_f＝m_vgf，F_f为摩擦力，m_v为单个车轮受地面反作用力，g为月球引力，f为静摩擦系数；

R_v为摩擦力作用圆半径；

ω为转向最大转速。

5.根据权利要求2所述的六轮摇臂无人驾驶月球车的独立驱动转向系统的设计方法，其特征在于：

步骤3中，电机套相互之间通过双向推力球轴承维持相对运动状态，连接依靠特殊的左驱动电机套上伸出的阶梯轴和轴套；外伸处的轴有两阶台阶，且和转向系统的减速器轴配合使用。