基于驱动性能试验的载人月球车车轮结构设计

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1、硕士学位论文基于驱动性能试验的载人月球车车轮结构设计RESEARCHONTHEWHEELDESIGNOFMANNEDLUNARROVERVEHICLEBASEDONEXPERIMENTOFDRIVINGPERFORMANCE路达哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：V423学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于驱动性能试验的载人月球车车轮结构设计硕士研究生：路达导师：高海波教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大

2、学ClassifiedIndex:V423U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEWHEELDESIGNOFMANNEDLUNARROVERVEHICLEBASEDONEXPERIMENTOFDRIVINGPERFORMANCECandidate：LuDaSupervisor：Prof.GaoHaiboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Mechanical

3、EngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要从无人探月到载人探月是我国未来探月工程任务的必然趋势。载人月球车能够搭载宇航员、采样和科学仪器等实现高承载、较大移动速度和较长行驶距离的探测任务，其车轮作为关键组成部件之一，与月球表面直接接触并反馈地形信息，对于载人月球车

4、适应复杂的月面地形环境具有非常重要的作用。目前，国内开展的相关研究并不多。试验是开展车轮设计十分重要的技术手段，它能验证车轮性能的好坏，也能通过试验分析影响车轮性能的因素，使车轮的设计更具有针对性。为使载人月球车的车轮具有良好的吸振性、行驶平顺性、乘坐舒适性和良好的驱动性能，使月球车能够按照预定的轨迹行驶，车轮具有较好的牵引性能才能产生足够的牵引力，良好的转向灵活性使车轮能够及时避让障碍物，本文从牵引性能和转向性能两方面对车轮进行了驱动性能试验研究，在此基础上，进行载人月球车金属弹性车轮的结构设计。尺寸参数(直径和宽度

5、)、轮刺参数(轮刺高度和轮刺数量)和运行参数(垂直载荷和行驶速度)对车轮的驱动性能有很大的影响，本文通过改变单一参数的方法，研究该参数的变化对车轮驱动性能影响。增大各结构参数和垂直载荷均能有效提高车轮的牵引性能，但影响程度和方式却不同，与增加直径相比，宽度增加时车轮的能量损耗更低，效率更高；轮刺参数的增加在提高车轮牵引性能的同时，车轮振动的频率和幅度明显变大；弹性车轮和刚性车轮的对比分析表明，弹性车轮的牵引性能比刚性车轮更好。宽度和轮刺高度增加时车轮的转向性能降低的更显著，但对转向性能的影响不如对牵引性能影响的程度大。

6、弹性车轮的驱动性能明显好于刚性车轮，因此载人月球车采用弹性车轮。本文设计了多种弹性车轮的结构方案，经对比分析确定最佳的设计方案，并结合对车轮驱动性能的试验研究，进行了载人月球车金属弹性车轮的结构参数设计，满足载人月球车车轮的功能和技术指标要求。利用Pro/E进行了载人月球车金属弹性车轮的结构设计，并使用ANSYS软件对设计的车轮及其关键部件进行了有限元分析，车轮的强度和刚度满足设计要求，为载人月球车的车轮结构提供了重要的有价值的参考。关键词：载人月球车；车轮；牵引性能；转向性能；结构设计-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位

7、论文AbstractItisaninevitabletrendofourcountry’slunarexplorationprojecttaskfromunmannedtomannedlunarexploration.Asapatrolleronthelunarsurface,mannedlunarrovervehicleisabletocarryastronauts,thesamplingandscientificinstrumentsforhighload,largemovingspeedandlongdistan

8、cedetectiontask.Asoneofthekeycomponentsofmannedlunarrover,thewheelscontactwiththesurfaceofthemoondirectlyandfeedbacktheterraininformation,playanimportantroleinadaptin