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=0.98

η=η1Xη2Xη2=0.62426

P=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