六轮摇臂式探测车单驱动可折展悬架设计与仿真分析

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悬架是探测车移动系统的重要组成部分,它连接车体与车轮,起到支撑车体,分配车轮载荷,提高探测车地形适应性的作用。其结构形式和性能直接影响着探测车移动系统的整体性能。在满足探测车移动性能的要求的前提下,使悬架系统具有折叠展开功能是探测车,尤其是深空星球探测车研究的重要课题,对减少探测车自身占用空间,减小运载器体积,提高运载可靠性具有重要意义。本文以六轮探测车主、副摇臂悬架为基本构型,研究展开驱动源少,折叠比大的折叠可展悬架结构。提出了单驱动展开,就位锁定的悬架总体方案。以六轮探测车主、副摇臂式悬架为基本展开构型,确定了悬架折叠方式、工作原理和动作规划,制订了总体的折叠展开方案。在满足越障性能、稳定性、平顺性及车轮承受载荷的均匀性的要求下,分析选择主、副摇臂参数的影响因素,为合理选择悬架的结构参数奠定基础。以车轮能耗最小为目标函数,利用ADAMS软件的优化模块对悬架展开状态的结构参数进行了优化,优化过程中考虑了各车轮转速的协调关系。对参数优化后探测车悬架的展开进行了运动学仿真,并测量了展开过程中前轮的位移-时间曲线、速度-时间曲线、加速度-时间曲线。对应用折叠可展悬架的探测车移动系统进行了详细结构设计,合理选取了驱动电机,设计了差速机构及摇臂机构的传动件,设计了展开与锁定转换的离合器,计算并选取了实现离合所需的弹簧部件,对每个零件的工作情况进行分析,并对关键部件进行了应力应变分析、校核,最后完成了三维模型的创建,进而绘制施工图。从几何条件和力学条件两方面分析了探测车越垂直障碍的能力,并用Adams进行仿真验证。对质心位置变化对越障性能影响进行了仿真分析,改变质心位置和俯仰角度,考察越障指标参数的变化。
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