月球车差动装置设计与分析

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工程月球车的设计方案

工程月球车的设计方案摘要随着人类对外太空的探索不断深入，工程月球车的设计与制造已成为一个迫切的需求。

本文将介绍一款用于月球探测与科学研究的工程月球车的设计方案。

该月球车将具备行驶、操控、采集样本、传感器监测等多项功能，以满足人类对月球环境的探索需求。

1. 引言自20世纪之初，人类就对月球进行了广泛的科学研究，特别是在上世纪60年代末，美国和苏联分别成功地进行了载人登月任务。

自此之后，对月球的研究更是广泛展开。

为了更深入地了解月球表面的地质构造、地质活动以及与地球的相似性，月球探测车（月球车）的设计与制造变得极为重要。

2. 设计目标本设计方案将针对工程月球车的主要设计目标进行分析。

月球车需要满足以下基本目标：1）能够在月球表面行驶并且能够适应不同的地形环境；2）携带各种科学研究设备，如激光测距仪、地质钻探设备等；3）具备远程操控和自主导航能力；4）能够在极端环境下工作，如低温、真空等；5）具备样本采集和分析功能；3. 结构设计工程月球车整体结构设计分为底盘、动力系统、悬挂系统、传动系统等几大部分。

底盘设计：底盘设计应具有足够的强度和刚度，以支撑月球车整机。

采用轻质合金材料作为底盘材料，并且加强关键连接处的焊接连接，以保证整机的稳固性和耐用性。

动力系统：考虑到月球表面的复杂地形，月球车的动力系统应该具备较强的通过性和悬挂适应性。

采用四轮驱动，同时结合电动发动机和太阳能电池板作为能源，并配置强有力的悬挂系统，以增加车辆的通过性和操控性。

传动系统：传动系统负责将动力从电动发动机传输到车轮，需要具备较高的效率和可靠性。

采用先进的齿轮传动设计，以保证传动效率和传动寿命。

4. 功能设计月球车需要具备丰富的功能以满足科学研究的需求，包括采样、分析、传感器监测等。

采样系统：月球车需要能够在月球表面采集地质样本并进行分析。

通过装备高精度激光测距仪，携带地质钻探设备等，以实现对地质样本的采集和分析。

传感器监测：月球车需要装备多种传感器，如温度传感器、湿度传感器、气压传感器等，以对月球表面的环境参数进行监测。

新型八轮月球车悬架的研制

万方数据　万方数据２００８年７月高海波等：新型八轮月球车悬架的研制臂连接；副摇臂上安装２个中间轮，副摇臂通过铰链与后主摇臂的前端连接；后主摇臂的后端连接１个转向机构，该转向机构与后轮相连；摇臂连接杆和摆杆通过铰链将前、后主摇臂连接在一起，摇臂连接杆通过差动机构与车载平台相连，摆杆位于主摇臂的上方。

图３方案２的单侧悬架结构示意图方案２的悬架具有以下优点。

（１）结构对称，重力在各轮上均匀分配，电动机驱动功率一致。

（２）８个驱动轮与月面接触，接地比压小，有利于减小行驶阻力。

（３）主车体由差动装置与悬架相连接，可调节月球车两侧驱动轮接触不同地形差异，保证其主车体承受两侧悬架扰动的均值，增强了主车体姿态的平稳性。

方案２的悬架具有的缺点：悬架较复杂。

１．２两种八轮悬架方案的仿真比较用ＡＤＡＭＳ软件进行仿真分析，为使两种方案具有可比性，设定以下仿真原则。

（１）两种方案ＡＤＡＭＳ模型的最大三维包络尺寸相同。

（２）每个驱动轮驱动力矩相同。

（３）车载平台质量相同。

（４）车轮均采用光滑驱动轮，轮径、质量均相同。

（５）车体最小离地间隙相同。

（６）仿真的路面条件相同。

１．２．１双侧车轮同时跨越垂直障碍比较垂直障碍是各种障碍路面中条件最恶劣的一种，通过比较跨越垂直障碍的情况，能够反映两种方案越障性能的优劣。

判断依据：在相同条件下相同时间内，在同一设有垂直障碍的路面上行驶的距离越长说明越障越容易，即越障能力越强。

方案ｌ在ＡＤＡＭＳ中仿真完毕后从其后处理文件中可得到时间位移曲线，如图４ａ所示，５０Ｓ后的位移是２８５５ｍｍ；同理，方案２的时间位移曲线如图４ｂ所示，５０ｓ后的位移是３２４８ｍｉｎ。

３·３‘吕２·≥２．彗－．１·Ｏ．图４质心位移曲线图比较两种方案模型越障的结果，方案２在５０Ｓ内通过的距离大于方案１，而且当障碍高度提高后，通过仿真发现，方案１的越障能力远不如方案２。

因此，方案２的越障性能强于方案１。

月球车行走系统设计

月球车行走系统设计02011509——姜晓文方案总体设计◆1、车轮设计——普通车轮◆2、悬架设计——双曲柄滑块联动悬架◆3、车体设计——差速轮系◆4、驱动电机和减速器——直流电机和行星齿轮减速器车轮设计普通车轮：普通轮系通常采用包容结构, 对直线牵引、转向驱动、检测等功能模块进行一体化设计与制造, 减少质量和增强可靠性。

行星车轮：越障能力强, 且有一定的地面自适应能力,但转向只能通过差速实现, 不如普通轮系灵活。

选择采用普通车轮，保证转向的灵活。

双曲柄滑块联动：相比于摇臂式的悬架，获得较好的越障能力和行走的平顺性。

选择采用双曲柄滑块联动悬架，保证一定的越障能力。

车体设计差速轮系：车体采用差速轮系与左右车体固联，均化车体的俯仰角。

采用差速轮系，保证车体行驶的平稳性。

驱动电机和减速器设计牵引电机和转向电机分别实现行走和转向。

牵引电机：采用直流电机和行星齿轮减速器转向电机：采用直流电机和行星齿轮减速器和蜗轮蜗杆◆车轮尺寸◆悬架结构尺寸◆电机的选择和行星齿轮减速器的传动比——设计要求◆最大外形尺寸：900mm(长)×600mm(宽)×450mm(高)；◆总质量不超过50kg◆移动速度不小于0.1m/s——月球地面情况的参考信息◆1~3米的月球车大概会遇到25°斜坡，15~20cm高的障碍。

（可以一这个数据建立月球表面的模型和为满足一定的越障能力确定悬架的尺寸）◆月球表面的滚动阻力系数0.35左右。

（结合月球表面的路面情况（干沙和坑洼）估计，还未在文献中找到可以参考的数值）◆参考车轮的大小直径220mm 宽度100mm。

（车轮的直径大小会影响车轮转速和所需要的扭矩）——悬架尺寸的设计要满足前后轮的20cm的越障高度。

主摇臂：235mm连杆1：234mm连杆2：234mm曲柄1：158mm曲柄2：158mm——电机和减速器的传动比的设计驱动力的计算：车的行驶阻力=滚阻+坡阻F=F f+F i=Gφ=G(i+f)=mg(i+f)/2；月球上重力加速度g=1.63m/s^2坡度i=tanð；倾斜角ð；滚阻f；驱动力=行驶阻力F t=F；空载质量50kg预计月球车的最大载荷为100kg F=100X1.63X（0.35+0.46）/2=66.015N驱动力F t=66.015N——电机和减速器的传动比的设计电机的选择计算：工作功率P t=F t v (w)；电机的功率P=P t/η;η传递效率；根据P值选择电机工作功率：P t=F t v =6.6015.X0.1=6.602(w) MAXON行星齿轮减速器的传递效率η1=0.65联轴器的传递效率η2=0.98η=η1Xη2Xη2=0.62426P=6.602/0.637=10.58w选取额定功率为15w的Maxon伺服电机型号为：267121额定电压：24v额定转速：2800r/min方案的具体设计——电机和减速器的传动比的设计行星齿轮减速器选择：车轮半径R车轮转速n=60v/(2piR)传动比i=额定转速/车轮转速根据传动比选择减速器车轮半径：110mm车轮转速n=60X0.1/(2piX0.11)=8.68r/ min传动比i=1210/8.68=244选择Maxon行星齿轮减速器型号：218418减速比为256：1能够承受的最大扭矩为：0.15Nm◆悬架的设计基本完成◆牵引电机和行星齿轮减速器的计算已经完成◆接下来的进度：◆悬架的进一步计算（根据悬架的受力来确定悬架的截面宽度）◆转向的设计◆构建三维模型。

基于半转步进机构的月球车移动系统的设计与分析

京：清华大学出版社，２００５
考文Βιβλιοθήκη 献作者地址：陕西省西安市西安科技大学机械工程学院
邮编：７０５１０４收稿日期：２０００８— ４—１７
—
１李志学．李若松．ＡＩＣＴＡ实验教程．北京：清华大学出
《起重运输机械》２０（２０８１）
转臂为第１级半转机构，其中２级转臂相当于基本
半转机构中的转杆。而２级转臂与跨步杆构成第２级的半转机构，其中２级转臂相当于基本半转机
构中的转臂。
ｎｏｅｐｉａｉｎ．ｒａｒｖ￣ｓａｐｌｃｔｏ
Ｋｅｗｏｄ：ｌｎｒｒｖｒｍｏｉｎｓｓｅｙｒｓｕａｏｅ；ｔｙｔｍ；ｈｌｏａｆ—ｒｔｏｏｇｒｔｎｄｎｍｉｈａｔｒｓｉｓｏ￣ｉｎｃｎｕａｉ；ｙａｃｃａｃｅｉｔｉｆｏｒｃ
况和干涉情况，进一步实现可视化的设计和分析，
３孙桓，陈作模．机械原理．北京：高等教育出版社，
２０６ｏ
对实现并行工程具有一定的意义。
参
版社，２００４
４Ｆｅａａ，ＣａｅｌｉｉＡＩ５使用指南．北ｒＫｒｄｍｈｌｓＫｅｍｔｒｓ．ＣＴＡＶ
基于半转步进机构的月球车移动系统的设计与分析木
陕西科技大学机电工程学院
摘
刘建平

八轮星球探测车移动系统的设计与分析

[3]李瑞玲，丁希仑，战强,等．变胞机构的机构学理论及在航天中的应用．2002InternationalSymposiumonDeepSpaceExplorationTechnologyandApplication, 2002,8: 230-236
[4]邓宗全，胡明，高海波,等. 月球探测车关键技术及其原理样机的研制.2002年深空探测技术与应用科学国际研讨会. 青岛，2002:29-35
计划进度：
起止时间
内容
2012.11.15~2012.12.10
调研、信息汇总，文献查阅分析
[10]付宜利，徐贺，王树国等. 沙地环境移动机器人驱动轮的发展概况综述．机器人技术与应用. 2004,4: 22-29
[11]刘明治,高桂芳.空间可展开天线结构研究进展. 宇航学报. 2003, 24(1):82-87
[12]岳建如.研究空间可动结构设计与控制分析.浙江大学博士学位论文.2002:2-6
[2]CHEN Baichao, WANG Rongben, YANG Lu, JIN Li-sheng, GUO Lie.Design and Simulation Research on a New Type of Suspension forLunar Rover.Proceedings of the 2007 IEEE International Symposium onComputational Intelligence in Robotics and Automation.2007:1-5
目标：
提出的设计方案可行，结构设计合理，完成的三维、二维图纸设计，并完
成八轮星球探测车运动学分析与仿真验证。
任务：
1.八轮星球探测车可展开移动系统方案结构设计

作业_月球车

基于ADAMS的月球车车轮的运动仿真设计姓名:项子灿学号:2008307203102班级:08级机制6班E-mail：993205894@2011-6-25 一、设计灵感来源与实际意义月球可以提供许多能源“接力”的物质，比如太阳能（因为月球本身的空气十分稀薄，因此太阳能可以直接利用），比如氦3这种可长期使用的、清洁而安全的可控核聚变燃料。

这种丰富的能源，对于能源逐渐枯竭的地球是十分重要的。

另外，“嫦娥一号”的升空对国家安全来说具有显著的意义，如果探月成功，甚至把月球作为一个研究太空的基地，那也就等于抢占了制高点。

月球车是一种能够在月球表面行驶并完成月球探测、考察、收集等一系列任务的专用车辆。

然而月球车也有许多设计制造难点，其中之一是路况问题：月表的路面崎岖不平，有石块、陨石坑、还有坡。

在这种情况下，设计的轮子便需要克服重重障碍，既不能打滑，也不能翻车，必须做到前进、后退、转弯、爬坡样样在行。

探月工程是一项巨大的工程，在月球车的设计过程中，我们不可能有实际的月球地表来让我们做实验。

利用Adams，可以对月球车模型和月球地表进行虚拟仿真，及时发现设计中存在的问题并修改，以得到更好地设计模型，满足设计要求。

二、机械运动原理图1底盘2中间轴3支架二4支架一5轮子6障碍物7沟槽8转弯路面9上坡运动过程：六个轮子独立驱动，电动机输出动力带动轮子运动，从而实现前进运动。

遇到石块等凸起物，月球车的前后两轮作为主要驱动，中间的四个轮子作为次要驱动并保证月球车的左右平衡问题。

前后轮遇到石坑，中间的四个轮子支撑起月球车，中间的轮子遇到石坑，前后轮子支撑起月球车，这样月球车能够在有大于车轮直径的石坑的情况下顺利前进。

遇到转弯，这时由前轮转弯带动整个车身转弯。

遇到大的上坡路面。

前轮先上坡，然后中间四个轮子的前面两个上坡，接下来中间四个轮子的后两个轮子上坡，后轮最后上坡。

整个上坡的过程中，大多数时间都有六个或者以上的轮子接触地面，只有刚上坡的时候是两个轮子接触地面驱动，不过其他的四个轮子也能够保证不翻车。

月球车制作研究报告

月球车制作研究报告1. 研究背景和目的随着人类对外层空间的探索不断深入，月球表面的探索成为重要的科研任务之一。

为了实现对月球表面的高精度探测和数据收集，月球车的制作成为必要的研究方向。

本报告旨在对月球车的制作进行深入研究，以期为未来的探测任务提供参考和借鉴。

2. 月球车的设计和组成部分2.1 机械结构•轮子：月球车的轮子需要具备足够的附着力和可靠性，以适应月球表面的各种地形。

轮子通常使用高强度材料制作，例如钛合金或碳纤维材料。

•转向系统：为了实现月球车的转向和导航功能，设计一个灵活可靠的转向系统是关键。

可以使用电动马达控制月球车的转向，或者采用微机电系统（MEMS）实现更为精确的导航控制。

2.2 电子系统•控制器：月球车的控制器是整个系统的核心，它通过接收传感器数据并发送指令，实现月球车的自主控制和导航功能。

控制器通常采用嵌入式系统或单片机实现。

•传感器：为了获得有关月球表面环境和月球车自身状态的信息，需要配置各种传感器，例如触摸传感器、气体传感器、温度传感器和摄像头等。

2.3 通信系统•无线通信模块：为了实现与地球通信，月球车需要配置无线通信模块。

可以使用射频通信技术，如WIFI或者蓝牙，将数据传输回地球。

•天线：为了提高通信质量和范围，需要设计合适的天线系统。

天线通常采用定向天线或者螺旋天线来实现高增益和较好的向心性能。

3. 月球车的制作方法3.1 机械制作月球车的机械制作是月球车制作的第一步，主要包括制作轮子、制作车架和轮子转向系统的搭建等。

可以使用先进的3D打印技术和CAD软件进行模型设计和制作。

3.2 电子组装月球车的电子组装包括控制器的搭建和传感器的接入。

首先，将控制器与各类传感器进行连接，并测试其正常工作。

其次，将所有组件组装到月球车的车架上，并进行线路连接和焊接。

3.3 通信配置通信系统的配置包括无线通信模块的安装和天线的调试。

首先，将无线通信模块插入到控制器中，并配置相关参数。

分箱体式月球车虚拟样机的设计和分析

学位论文作者签名：王经国
日期：
2007 年 2 月 10 日
上海交通大学学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在本学位论文属于不保密√。（请在以上方框内打“√” ）年解密后适用本授权书。
索杰纳 Sojourner
图 1-2 Fig .1-2
勇气号 The Mars rover Spirit
轮式机器人按车轮的数量可以分为单轮、三轮、四轮、五轮、六轮和多轮等类型, 但使用最为广泛的是六轮机器人，其中具有代表性的是美国 JPL 设计的 MFEX (Microrover Flight Experiment) 小型漫游车 [16,17,18,19,20] ， FIDO[21,22] 和前苏联 Marsokhod 火星探测车[23]等。JPL 在星球表面科学探测漫游车技术方面，代表了这个领域的最高水平。以 Rocky-7 为例，如图 1-3 所示，它采用六轮摇臂悬吊机械机构，单侧悬架包括主摇臂、副摇臂、前后四个主动轮以及中间的从动轮。当越障时，通过副摇臂的转动，并借助中间轮调整重力在各轮的分力。
关键词：分箱体式月球车，虚拟样机，越障，转向分析
第
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上海交通大学硕士学位论文
ABSTRACT
Design and Analysis of Two-body Lunar Rover Based On Virtual Prototyping

行星轮式月球探测车设计

第1章绪论1.1 概述俄罗斯航天理论先驱齐奥尔科夫斯基曾经说过：“地球是人类的摇篮，但人类不能总在摇篮里生活。

”科学泰斗的宣言一直激励着人类的飞天梦想。

1961年，前苏联成功地载人飞入外太空，人类第一次迈出了摇篮。

1969年，美国人登上月球，人类第一次踏上了地球之外的大地。

到目前为止，除了美国宇航员亲自踏上过月球外，其他国家还没有人登上地球以外的土地。

在未来十年内，包括俄罗斯、欧洲空间局在内，也都没有载人登月计划。

在2020年之前，各国对月球的探测与考察主要通过着陆探测器、无人驾驶月球车甚至空间实验室来实现。

而能够像人类一样可以自主移动的智能设备----月球车，则是各国科学家目前技术攻关的重点。

月球车和任何一款在地球上的机器人不同，它虽然可以被看做是一种轮式机器人，拥有机器人的自主性、移动性和智能性，但是它要面临比在地球上恶劣得多的环境：月面引力小，尘土多；白天高温可以达到130℃，夜间低温可以低至-180℃；各种辐射比地球强得多；而且月球车距离地球上的指挥中心超过38万公里，每一次通信需要传输2.6秒的时间；在行走过程中，月球车随时可能遇到障碍物、沟壑或斜坡等等。

所有这些因素都致使月球车不能简单地照搬普通机器人的车身材料、元件材料、组织机构、行走方式和传感通信技术等。

人类利用宇宙空间探测器对月球的飞行探测已取得极大的成功.但飞行器的飞行探测仅是利用空间照片和远程传感器进行探测,在探测方式、范围和能力上都有很大的局限性。

为了获得月球的进一步详细资料，必须进行表面探测.由于月球高真空、强辐射和大温差的环境，进行月球表面探测的困难和危险性很大,而月球探测车可以扩大人类活动能力,代替宇航员从事危险性大的工作,提高月球表面作业的安全性、可靠性，减小月球探测、开发的风险和成本。

目前世界各空间大国都在大力研制行星表面探测机器人。

对于移动式月球表面探测车或机器人,一般要求其对复杂月面形状要有良好的适应性和通过性,并具有稳定的行驶能力。

月球小车研究报告

月球小车研究报告引言本研究报告旨在对月球小车进行全面的研究和分析。

月球小车作为未来探索月球的重要工具，具有极高的研究价值。

本文将从月球小车的历史背景、研究现状、关键技术以及未来发展方向等方面进行深入探讨。

1. 历史背景随着人类对外层空间的探索不断深入，月球作为最近的天体之一逐渐引起了人类的兴趣。

早在1970年代，人类首次成功将载人登陆器送上了月球，开创了人类月球探索的新时代。

而为了更好地进行月球探索，研发一种能够在月球表面行驶的工具成为了迫切的需求。

2. 研究现状目前，关于月球小车的研究涉及到多个领域，包括机械工程、电子工程、航天工程等等。

近年来，研究人员开展了许多关于月球小车的实验和模拟研究，取得了一定的突破。

2.1 月球表面环境月球表面环境与地球存在很大的差异，包括重力、温度、气压等。

这些差异对月球小车的设计和运行都提出了挑战。

研究人员通过在月球表面实施探测任务，对月球表面环境进行了详细的调查和分析，为月球小车的研发提供了参考依据。

2.2 机械设计月球小车的机械设计是研究的重点之一。

为了适应月球表面的复杂地形以及低重力环境，研究人员设计了一系列灵活可靠的底盘结构和轮子系统。

同时，月球小车的机械结构也需要具备足够的稳定性和适应性，以应对各种复杂环境条件。

2.3 控制系统月球小车的控制系统是实现月面行驶的基础。

目前，研究人员采用了多种控制方法来实现对月球小车的精确控制，包括遥控、自主导航以及机器学习等技术。

这些技术的应用使得月球小车能够在复杂环境中准确行驶，并完成各种探测任务。

2.4 能源系统由于月球表面缺乏可利用的自然能源，研究人员为月球小车设计了特殊的能源系统。

目前，太阳能电池被广泛应用于月球小车的能源供应。

通过太阳能的收集和储存，月球小车可以在月球表面实现长时间的持续运行。

3. 关键技术3.1 自主导航技术为了实现月球小车的自主行驶，研究人员提出了一系列自主导航技术。

其中包括利用激光雷达进行地形感知、利用传感器实现障碍物检测和避障等。

一种新型的可被动适应崎岖表面的六轮月球漫游车的设计与分析

考虑机器人的运动姿态和动态特性来
判断机器人是否稳定得出了机器人在起动和制动时的模型 3 分析了六轮机器人机构的自由度以及静力学模型 4 设计了利用无线遥控控制方式控制整个六轮月球机器人 5 基础上位机路提出了改进的机器人的在深入研究移动机器人运动学模型的针对月球环境的复杂性感知一动作速度检测单元的体系结构传感器单元简单说明了遥控机器人系统的上下源于此设计了下位机的电机驱动电 CPU 监控电路以及无线通信单元的硬
摘要
对未知环境的探测是人类永恒向往的目标星球对于人类向太空发展有着不可估量的意义
而月球作为地球最近的然而月球环境的探测与
开发存在着巨大危险与挑战这使得开发在月球表面进行探测的自主移动机器人具有非常重要的意义借助人工智能和计算机技术的进步月但是月球探测移动机
球探测移动机器人的研究已经取得了巨大的成功器人由于应用环境的特殊
探测月球加工自动化
在科学发展低成本全球
将使人类对地球
太阳系和宇宙的了解达到一个新的高度比如人工智能机器人遥控作业超级计算机
由于它的带动许多科学
和技术领域将得到飞速地发展等
运输系统超高强度和耐高温材料
无污染飞行器以及封闭生态生物圈的使用
3 开展月球探测具有深远的社会和经济意义月球具有丰富的物资资源月岩中含有地壳里的全部元素和 60 多种矿藏在月球的土壤中氧占 40 它是推进剂和受控生态环境生命保障系统的供氧源硅占 20 3 取之不尽是制作太阳电池板的原材料而且月壤中还富含地球上没有的能源氦它将成为人类 21 世纪月球的矿石中提取氦的可观的 4 对月球的探测研究为生命的起源与进化提供线索如人工智能机器人自动控制遥控等促进工业技术的发展提高国民经济水平给人类文明带来一对月球的探索也推动了其他科学领域发展这必将带动科学技术的进步个新的契机

月球车轮胎粗糙度实验结论

月球车轮胎粗糙度实验结论1.引言1.1 概述引言部分的内容可以包括以下内容：概述：月球车的轮胎粗糙度是一个关键因素，它直接影响着车辆在月球表面的运行性能和稳定性。

为了深入了解和评估轮胎粗糙度与车辆性能之间的关系，我们进行了一系列的实验研究。

本文将对这些实验的结论进行详细阐述，并提出一些建议。

在月球表面，轮胎粗糙度对月球车的行驶非常重要。

与地球上的道路情况不同，月球表面存在着许多不规则的坑洞、岩石和碎石，这给月球车的行进带来了巨大的挑战。

轮胎的粗糙度直接决定了车辆在这样的复杂地形下的抓地力和操控性能。

在本文中，我们将首先介绍轮胎粗糙度实验的背景和目的。

随后，详细描述了实验过程中的要点和步骤。

通过对实验数据进行分析和总结，我们得出了一些重要的结论。

最后，我们将根据实验结果提出一些建议，以提高月球车轮胎的设计和制造质量。

通过这次实验，我们希望能够对轮胎粗糙度与月球车性能之间的关系有一个全面深入的认识。

这将为未来的月球探索任务提供有价值的参考和指导。

我们相信，通过这些研究成果的应用，月球车的运行性能和稳定性将得到显著提升，进一步推动人类对月球的探索和研究。

在接下来的章节中，我们将详细介绍实验过程和结果，总结实验结论，并提出相关建议。

通过对这些内容的阐述和探讨，我们希望能够为相关领域的研究者和工程师提供一些有益的启示和参考，推动月球车技术的不断发展。

1.2文章结构文章结构主要包括引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要概述和介绍整篇文章的内容和目的，正文部分详细介绍了轮胎粗糙度实验的要点和实验结果，结论部分对实验结果进行总结，并给出相应的结论和建议。

在引言部分，我们将介绍整篇文章的内容和结构。

首先，我们会概述本文的研究对象——月球车轮胎粗糙度实验，并强调其在月球探索任务中的重要性。

随后，我们会简要介绍文章的结构和各个部分的内容安排，以便读者能够更好地理解和把握整篇文章的内容。

接下来，正文部分将详细介绍轮胎粗糙度实验的要点和实验结果。

月球车设计报告

美国先后设计的六轮摇臂转向架系列探测车是根据不同阶段确定的不同设计目标来完成对机构参数及结构的调整和优化。比如早期设计的 So journer, 设计目标是地面的通过能力、灵活的机动性能、越障性能和机构的收拢展开功能; 在设计 Rocky 7 时, 为了使控制更加简单可靠, 优化设计了转向架的机构参数, 调整转向架上两个车轮布置的间距, 摇臂相对增长;而 Spirit 和 Opportunity 在设计的目标上增加了摇臂在结构上的减震要求, 要求在火星表面, 车体在掉入沟坑时, 车体冲击负载小于 6g, 在此基础上完成对摇臂的机构尺寸和结构的优化。到目前为止美国设计的摇臂转向架探测车都是用于火星探测的,并不完全适合月面探测车的设计要求, 可以进行适当的改进来完成月球车六轮摇臂转向架机构的优化设计。
四、月球车仿真运动分析 .......................................... 17
4.1 模拟路况的建立 ....................................................................................................... 17
(10) 进行动力学仿真，获取各电机转矩的变化规律； (11) 将月球车行走系统仿真运动过程生成视频文件； (12) 整理设计资料，编写设计报告。
1.2 提交要求
(1) 纸质文档——①设计报告 1 份（A4 纸打印，装订成册）；② 装配图纸 1
5 / 25
设计原理与方法 2—月球车行走系统设计与分析
3.3.1 月球车驱动电机选择 ..................................................................................... 9 3.3.2 月球车前进轮设计 .......................................................................................... 9 3.4 月球车差速器设计 ................................................................................................... 12 3.4.1 差速器的悬挂系统 ........................................................................................ 12 3.4.2 差速器的自由度 ............................................................................................ 12 3.4.3 差速器的运动分析 ........................................................................................ 13 3.4.4 差速器输入轴的设计 ................................................................................... 13 3.5 月球车总体设计 ...................................................................................................... 14 3.5.1 月球车三维模型图:....................................................................................... 15

月球车

三、月球车机电系统关键技术
2.月球车设计开发应注意的特点
（1）体积小、重量轻、低功耗
星际飞行过程中，月球车至于飞行器携带的着陆器内，它既是月球车的保护载体，又是连接月球车与地球站的通讯控制中继站。另外月球车还存在能源供应问题。因此限制了月球车的体积、重量和功耗，而这些因素又彼此相互制约。美国的“索杰纳”号火星探测车体积仅 4 35cm 60 ，自重仅11.15kg。
3.世界较著名月球车介绍-Nomad（流浪者）
Nomad由美国CMU大学研制，质量为
550kg。机械结构：采用四轮机构，且四轮具有独立驱动兼导向能力。其行驶机构由可变形的底盘、均化悬挂系统和自包含轮组成。可变形的底盘使得在运输过程中，机构的体积较小（1.8m×1.8m×2.4m），而在运行时具有较大的覆盖面积（2.4m×2.4m×2.4m）。均化悬挂系统可以平滑机器人本体相对于轮子的运动。这种结构可保证在各种地形情况下四轮都能同时着地。
3.世界较著名月球车介绍-FIDO
美国JPL正在研制一种高度自主的火星漫游车
Athena，质量60kg，主要用于火星采样返回，于2003年发射，FIDO是Athena地面样机，其主要任务是（1）远距离运行与科学探测；（2）岩石和土壤的采样返回。机械结构：FIDO也采用六轮摇臂悬吊式结构，六轮可以独立驱动，因而具有较强的越障和爬坡能力。几何参数：外形尺寸为100cm×80cm×50cm。有效载荷：包括一个四自由度桅杆，桅杆上装有一台全息立体相机；一个四自由度的机械臂，机械臂上安装有一微型相机和一个莫氏分光计；在车体的前下部还装有一个小型的样本挖掘器；另外，在车体前后部各有一台广角立体相机，可用于避障。

月球车轮胎粗糙实验步骤

月球车轮胎粗糙实验步骤在进行月球车轮胎粗糙实验时，通常需要遵循一系列严谨的步骤，以确保实验的可靠性和准确性。

这样的实验可以帮助科学家和工程师更好地理解月球表面的地形、土壤特性以及月球车在不同地形下的性能。

以下是进行月球车轮胎粗糙实验的一般步骤：1.实验目标明确在进行实验前，首先需要明确实验的目标和研究问题。

确定你希望从实验中获得的数据和信息，这将有助于指导后续的实验设计和数据分析。

2.实验设备准备a.轮胎模型选择选择用于实验的轮胎模型，该模型应当具有与月球车轮胎相似的特性，包括尺寸、材料和轮胎纹路。

b.地形模拟台准备准备一个地形模拟台，用于模拟月球表面的不同地形特征，例如坑洼、岩石、土壤等。

这个模拟台可以使用不同的材料来构建，以便更好地模拟月球表面。

3.实验参数设定a.粗糙度设定确定实验中的粗糙度参数，这可能包括模拟台表面的颗粒大小、坡度、不规则性等。

这些参数应该能够模拟月球表面的实际情况。

b.载重设定确定实验中所施加在轮胎上的载重。

月球车实际任务中可能需要携带不同的载荷，因此在实验中考虑这一因素。

4.实验测量参数a.轮胎表面压力使用传感器测量轮胎在模拟台上的表面压力，这将有助于了解轮胎在不同地形下的变形情况。

b.轮胎滚动阻力使用力传感器或测力计来测量轮胎在不同地形下的滚动阻力，这有助于评估轮胎在各种地形下的性能。

c.轮胎变形通过光学测量或其他形变测量设备，测量轮胎在不同地形下的变形情况，这有助于了解轮胎的变形特性。

5.实验操作步骤a.轮胎安装将选定的轮胎模型安装到月球车模型上，并确保安装牢固。

b.地形模拟将地形模拟台调整到所需的粗糙度和形状，以模拟月球表面的地形。

c.载重施加施加所需的载重到轮胎上，以模拟实际任务中可能遇到的负载情况。

d.实验运行开始实验，让轮胎在不同地形上滚动。

记录轮胎在不同地形下的表面压力、滚动阻力和变形情况。

6.数据记录与分析a.实时数据记录在实验过程中实时记录测量数据，确保数据的准确性和完整性。

月球车差动装置设计与分析

- IIБайду номын сангаас-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
目
录
摘要 ........................................................................................................................ III Abstract .................................................................................................................... III 第 1 章绪论 ............................................................................................................ 3 1.1 课题来源 ......................................................................................................... 3 1.2 课题背景及研究目的和意义 .......................................................................... 3 1.3 国内外研究现状 .............................................................................................. 3 1.3.1 国外的研究现状 ....................................................................................... 3 1.3.2 国内的研究现状 ....................................................................................... 3 1.4 课题主要研究内容 .......................................................................................... 3 第 2 章月球车差动平衡装置的方案分析 ................................................................ 3 2.1 引言 ................................................................................................................. 3 2.2 月球车差动平衡装置工作特性 ...................................................................... 3 2.3 月球车差动平衡装置的方案对比分析 ........................................................... 3 2.3.1 圆柱齿轮式差动平衡装置方案 ............................................................... 3 2.3.2 正、反四边形杆式差动平衡装置方案 .................................................... 3 2.3.3 齿轮 -四杆式差动平衡装置 ...................................................................... 3 2.4 齿轮 -四杆式差动平衡装置分析 ..................................................................... 3 2.4.1 差动平衡装置的受力分析及差动功能仿真验证 .................................... 3 2.4.2 差动精度分析 ........................................................................................... 3 2.5 本章小结 ......................................................................................................... 3 第 3 章月球车差动平衡装置的结构设计 ................................................................ 3 3.1 引言 ................................................................................................................. 3 3.2 月球车差动平衡装置的功能和性能要求 ....................................................... 3 3.3 差动机构的设计 .............................................................................................. 3 3.3.1 齿轮传动单元设计 ................................................................................... 3 3.3.2 连杆传动单元结构设计 ........................................................................... 3 3.3.3 差动单元设计 ........................................................................................... 3 3.4 差动平衡装置的总体结构及样机加工 ........................................................... 3 3.5 本章小结 ......................................................................................................... 3 第 4 章月球车差动平衡装置对地形激励响应的仿真分析 .................................... 3 4.1 引言 ................................................................................................................. 3

载人月球车的设计方案

载人月球车的设计方案
载人月球车是一项旨在实现人类登月目标的重要工程，其设计方案应充分考虑行驶、搭载、通信、安全等方面。

以下是一种可行的设计方案：
首先，载人月球车的行驶装置应具备足够的机动性和适应性。

车体应采用轻质材料制造，以达到降低整个车辆重量的目的。

悬挂系统使用独立悬挂，可以适应月球表面的不平坦地形。

车轮应具备合理的直径和足够的胎压，以确保在月球无大气环境和重力条件下的良好行驶性能。

其次，载人月球车应具备适当的载人、搭载物资的能力。

车辆内部空间应为乘员提供适宜的活动空间，并配备舒适的座椅和保护设备，以确保载人乘坐时的安全性和舒适性。

同时，车辆应具备充分的存储空间，以携带所需的科研设备、行走工具、燃料、食品和水等物资，以满足人类在月球上的日常需求。

第三，通信系统是保证载人月球车与地球通信的关键。

车辆上应配备有效的通信设备，包括高频和低频传导天线，以及卫星通信和无线电通信设备。

这些设备可以保证载人月球车与地球的稳定通讯，及时传回有关月球环境和科研数据。

最后，安全保障是载人月球车设计中最重要的环节之一。

车辆应配备氧气供应系统和滤污设备，以保障乘员在月球无大气环境和重力条件下的供氧和呼吸需求。

此外，车辆应配备火灾报警系统、防火设备和紧急逃生装置，以应对各种紧急情况。

总之，载人月球车的设计方案应充分考虑车辆的行驶、搭载、通信和安全等方面。

通过合理的车身设计、适应性的行驶装置、完善的通信系统和安全保障措施，可以确保载人月球车在月球上的安全行驶和有效实施科学任务。

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

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——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——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。

关键词：月球车；四杆悬架机构；运动学仿真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。

1总体设计本文所设计的月球车参数如下：最大外形尺寸为900mm(长)×600mm(宽)×450mm(高)，总质量不超过50kg，移动速度不小于0.1m/s。

1.1驱动设计月球上地貌复杂，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。

1.2悬架设计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。

六轮月球车移动机构分析与综合

关键词：月球车；移动性；机构综合；优化设计
中围分类号：１似文献标识码：Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＬｕｎａｒＲｏｖｅｒ
ＬｏｃｏｍｏｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍ
ＬＵＯＺｉ－ｒｏｎ８，ＳＨＡＮＧＪｉａＩ卜小ｏ【Ｉｇ，ＺＨＡＮＧＺｌｌｉ—ｘｉｏｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｄＭ∞｝删ｍｌｌｉ∞Ｅ嚼，”耐ｆ增ａｎｄＡＩｍｍ商ｍ，Ｎ西ｏｎａ］Ｕｎ／ｖ．０Ｄｅｆｅｎｓｅｎｄ吐ｌｏｌ。盯．ａⅫｇ虹４１Ｃ０７３，ＣＫ耻）
Ｈ【日溅．５ｏ曲血ｔｈｅｃ托蚺‰ａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍ
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Ｎｕｍｌ＝Ｌ×Ｍ×Ｎ＝４×３Ｘ３＝３６
在３６种移动机构同构组合设计方案中，目前已存在方案１种，其余３５种为创新方案。图８所示为同构组合设计的３种方案。
万方数据
１１２
国防科技大学学报
２００９年第１期
“）六履带轮取曲柄槽头差毫移动机栩
（ｂ）六内ｔ亍星轮播膏扭秆善动机栩
（ｃ）六轮四秆差毫移动机栩
轮系的主要构型有普通轮系（Ｗ，）、外行星轮系（似：）、履带轮系（埘，）和内行星轮系（Ｗ．），如图ｌ所示。美国“火星车”（Ｒｏｃｋｙ系列机器人）采用的轮系即为普通轮系，哈尔滨工业大学研制的一款月球车采用了外行星轮系，履带轮系和内行星轮系为本文研究中提出的两种新型轮系。
晶岔
（ａ）普通轮系（Ｈ）（ｂ）外行星轮系（心）自０履带轮系（’哆（ｄ）内行星轮系（¨

月球车桅杆系统导航驱动器设计与分析

２方位驱动器的设计与分析
第二个机构是用于转动导航摄像机转向杆的方位驱动器。方
位驱动器可使月球车的导航摄像机转向杆绕自身轴线旋转。２．１基本要求
为了保证导航摄像机工作具有足够的导航精度，方位驱动器
必勿己豁一定的传动精度。月球车方位驱动器的主要要求，如表
１所示。
图ｌ转向杆装置方位驱动器固定在ＭＤＤ的顶部。在ＰＭＡ底部安装这两个驱动器（ＭＤＤ和方位驱动器）后，转向杆装置的大部分质量为于靠近月球车甲板处。这样可降低装置的重心。值得注意的是两马达相距很近。两驱动器（转向杆驱动器和
倾斜时，方位驱动器仅需克服摩擦力矩；当车身倾斜时，方位驱动器除受摩擦力矩外，还承受摄像杆质量偏心所引起的附加力矩。
这里整体设计要求，按车身最大倾斜３０。以及摄像杆转动９００（质
量偏心最大）时，计算方位驱动器的负载。
（１）倾斜３００时轴承所承受的弯矩为：
。
腹＝６）（９．８×０．２５×ｓｉｎ３０。＝７．３５Ｎ／ｍ估计弯矩引起的摩擦转矩：
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
１３
文章编号：１００ｌ一３９９７（２００９）１２—００１３—０２
月球车桅杆系统导航驱动器设计与分析
葛银川葛正浩刘建平
（陕西科技大学机电工程学院，西安７１００２１）
ＴｈｅｃｏｎｆｉｇＵｒａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａＩｙｓｉＳｏｆｎａｖｉｇａｔｉＯｎｄｒｉｖｅｉｎｔｈｅＦ’ＭＡＯｆＩｕｎａｒｒ．ｏｖｅｒ
帆＝坂＾＝７．３５Ｎ／ｍ娥０２＝０．１４７Ｎ，ｍ
（２）重力引起的摩擦转矩：鸠ｉ＾Ｐ．厶
式中：．＾—与轴承类型有关和承受载荷有关的系数；
ｐ。—确定轴承摩擦力矩的计算载荷。