[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

说明书

本发明公开了一种六轮摇臂无人驾驶月球车的独立驱动转向系统，主要包括转向机构、驱动机构和车轮，中轮的行走系统不包含转向系统。转向机构包括上下转向电机套、转向电机、转向行星齿轮加速器、双向推力球轴承轴套，密封圈。驱动机构包括左右电机套、驱动电机、驱动行星齿轮加速器、角接触球轴承、卡圈。车轮和车轮挡环配套使用。设计过程包括步骤1，驱动系统电机和行星齿轮加速器减速器的参数设计；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；步骤3，电机套尺寸和装配关系的确定；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，系统密封设计。

技术领域

本发明涉及车辆的驱动转向系统设计，具体涉及一种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，属于机械设计领域。

背景技术

无人驾驶月球车是进行科学探测活动必不可少的工具，它不仅可以克服月球未知危险的地理环境，而且能够搭载大量科学仪器、研究样品。在月球那种不可预见的复杂地理环境下执行探测任务，要求无人驾驶月球车必须有自适应能力强、性能优越的移动系统，它是影响月球车整体性能、安全可靠的关键因素。

月球表面只有稀薄大气的保护，暴露在宇宙环境下，路面条件由于陨石撞击崎岖不平，石块陨石坑和坡道密集。为了能够躲避未知的危险区、克服复杂的地形，月球车不但要有优越的直线行驶能力而且还要有出色的转弯能力。月球表面巨大的温度差，对材料的选择也有所局限。白天，月球表面在阳光垂直照射的地方温度高达127℃；夜晚,其表面温度可降低到-183℃，这些都对月球车的机构提出了特殊的要求。此外，登月舱的空间和承载能力有限，所以月球车体积越小越好，质量越轻越佳，而且必须可以折叠以减少存储空间。

针对月球车的工作环境和工作任务，总结为以下七种关键技术：

1.集成、轻量化的结构与机构设计技术：保证最小运载质量的同时，能够承受发射及降落过程中的过载冲击。

2.折叠展开技术：实现最小的运载体积，并利于登陆舱内电联结、减震装置等生命保障系统的布置。

3.高效推进技术：重点突破30°疏松陡坡，使得中国月球车能够走进美国和前苏联所未能到达的火山口，进行更有价值的科学探索。

4.高通过性悬架技术：要求具有自适应越野能力，能够克服月表复杂结构障碍。

5.环境适应性技术：能对抗月球的真空、辐射、温差聚变和粉尘等恶劣环境的部件及材料技术。

6.危机自救或功能降级技术：在无人操纵的情况下，行走系统必须保证安全、稳定、可靠地运行。

7.地面实验技术：即如何能在地面上模拟及仿真月球行驶操作环境，开展车辆的试验和性能评估。

六轮摇臂转向架月球车是最常见的月球车结构，这样机构行走时悬架机构被动适应地面，由于两侧摇臂通过差速器与车体相连，使得车体左右两侧摇臂负载近似一致，通过调整摇臂和转向架的机构参数可实现整个轮系的负载均匀；两侧摇臂通过差速器与车体相连，得车体的俯仰角度等于两侧摇臂转角的平均值，运行更加平稳。

关于六轮摇臂月球车的驱动和转向系统是实现月球车良好驱动力和转向灵活性的关键。最常见的驱动方式是驱动电机集中布置，依靠传动装置将动力分散到各个车轮，但是这样的方式传动系统和悬架结构复杂。常见的转向系统是差速转向，利用各车轮速度差来转向，但是这样的转向方式，转向半径有很大的限制，不够灵活。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供一种六轮独立驱动转向方案。六轮独立驱动能够提供更好的动力；车辆前面两轮和后面两轮具有转向功能，使车体能够灵活地转向，包括原地转向。这样能最大限度得在小半径下转向，对于崎岖不平的环境中的平稳运行有重要的意义。

为了实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案来实现：