一種耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，棘爪采用鋁基復(fù)合材料JAMC01-10，包括作用面部分和安裝部分，作用面部分與安裝部分垂直連接，作用面部分上沿長度方向上均布有若干通孔，棘爪通過安裝部分安裝到車輪胎面上。若干棘爪采用平行雙列分布分形式設(shè)置在車輪胎面上，且車輪胎面左半面上設(shè)置的棘爪與右半面上設(shè)置的棘爪相互錯(cuò)落設(shè)置，車輪胎面左、右半面上設(shè)置的棘爪數(shù)量相同。其中，若干棘爪中有兩個(gè)相鄰的棘爪上設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的棘爪相對錯(cuò)落設(shè)置。本發(fā)明提供的月面巡視器車輪棘爪重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、耐磨性好，同時(shí)通過合理的外形設(shè)計(jì)及安裝布局，通過輪壤作用，增加了車輪牽引性能。
【專利說明】一種耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及月球探測車設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]月面巡視器是國家探月工程重要項(xiàng)目，車輪是月面巡視器的關(guān)鍵部件，一方面作為結(jié)構(gòu)件，承載巡視器整體的質(zhì)量和生命周期內(nèi)的各種載荷；另一方面在探測器完成著陸后，在月面上與月壤相互作用，產(chǎn)生巡視器移動所必需的各種行進(jìn)牽引力、轉(zhuǎn)向力、制動力等，實(shí)現(xiàn)了月面巡視器在月球表面的移動。車輪表面的棘爪對車輪在大滑移率下的行駛性能有重要的影響，尤其是在可能存在硬質(zhì)障礙(如石塊)的路面，棘爪可以與巖石表面很好的嚙合，提供足夠的牽引力，保證車輪的越障性能；在松軟路面上，車輪表面的棘爪也可通過排擠月壤增加牽引性能，增加輪壤作用的作用范圍。美國、俄羅斯月球車車輪分別是彈性金屬輪、剛性篩網(wǎng)輪，這兩款車輪的直徑都較大、重量高，且車輪棘爪不適合我國月面巡視器使用。針對我國探月任務(wù)的實(shí)際情況，月面巡視器車輪棘爪必須抓地力強(qiáng)、質(zhì)量輕，并且具有較高的耐磨性。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，月面巡視器車輪上的棘爪尺寸過大、質(zhì)量過重以及承載性能不高的問題，本發(fā)明提供了一種耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，安裝在月面巡視器的車輪胎面上，所述車輪胎面一圈上均布有若干棘爪，所述棘爪包括作用面部分和與之相連的安裝部分，所述作用面部分垂直于所述安裝部分，所述棘爪通過所述安裝部分安裝到所述車輪胎面上；其中，所述作用面部分上沿長度方向上均布有若干通孔。
[0006]較佳地，所述作用面部分上設(shè)置有四個(gè)通孔，且所述通孔的直徑為4mm。
[0007]較佳地，所述若干棘爪采用平行雙列分布形式設(shè)置在所述車輪胎面上，且所述車輪胎面左半面上設(shè)置的棘爪與右半面上設(shè)置的棘爪相互錯(cuò)落設(shè)置，所述車輪胎面左半面上設(shè)置的棘爪數(shù)量與右半面上設(shè)置的棘爪數(shù)量相同。
[0008]較佳地，所述車輪胎面上均布有24個(gè)所述棘爪。
[0009]較佳地，所述若干棘爪中有兩個(gè)相鄰的棘爪上設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)設(shè)置有所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的棘爪相對錯(cuò)落設(shè)置。
[0010]較佳地，所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)采用肋板，所述肋板位于所述作用面部分兩側(cè)與所述安裝部分垂直連接位置處。
[0011]較佳地，所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述棘爪位于所述車輪胎面中間位置的一端上。
[0012]較佳地，所述棘爪采用鋁基復(fù)合材料JAMC01-10。
[0013]較佳地，所述棘爪的高度為10mm。[0014]本由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為:
1)、本發(fā)明提供的月面巡視器車輪棘爪通過材料上的選擇以及作用面部分上通孔的設(shè)置，使其具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、耐磨性好等特點(diǎn)；
2)、本發(fā)明提供的月面巡視器車輪棘爪通過合理的外形設(shè)計(jì)及安裝布局，在作用面上設(shè)置通孔，通過輪壤作用增加了車輪牽弓I性能。
[0015]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]結(jié)合附圖，通過下文的述詳細(xì)說明，可更清楚地理解本的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
圖1為本發(fā)明提供的棘爪的正視圖；
圖2為本發(fā)明提供的棘爪的俯視圖；
圖3為本發(fā)明安裝有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的棘爪的正視圖；
圖4為本發(fā)明安裝有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的棘爪的俯視圖；
圖5為本發(fā)明提供的棘爪安裝到車輪胎面上的正視圖；
圖6為本發(fā)明提供的棘爪安裝到車輪胎面上的側(cè)視圖。
[0017]符號說明:
01-車輪胎面
02-棘爪
1-作用面部分
11-通孔
2-安裝部分
21-圓弧凸出部分
22-安裝孔
3-加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。
[0018]
【具體實(shí)施方式】
[0019]參見示出本實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本。然而，本可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對尺寸。
[0020]參考圖1-6所示，本發(fā)明提供了一種耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪包括若干均布安裝在月面巡視器的車輪胎面上的棘爪，每個(gè)棘爪主要由作用面部分和安裝部分；一方面，本發(fā)明提供的車輪棘爪與車輪的輪轂連接，用于連接輪轂的輪圈，保證車輪的整體承載性能，同時(shí)棘爪自身滿足抗彎、抗壓的強(qiáng)度要求；另一方面，本發(fā)明提供的車輪棘爪可通過排擠月壤增加車輪牽性能，增加輪壤作用的作用范圍。
[0021 ] 具體的，月面巡視器的車輪胎面01上均布有若干棘爪02，棘爪02的材料采用鋁基復(fù)合材料JAMC01-10，主要是利用其輕質(zhì)、耐磨和強(qiáng)度高等的特點(diǎn)，棘爪02通過可壓鑄直接成形。其中，棘爪02包括作用面部分I和安裝部分2 ;作用面部分I的外形可根據(jù)車輪胎面01的形狀，以及車輪的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和牽引性能要求等多方面的因素決定，此處不作限制；作用面部分I與安裝部分2垂直固定連接，且作用面部分I底部與安裝部分2的中間部分相連，安裝部分2安裝到車輪胎面01上的時(shí)候，作用面板I與車輪的徑向重合；安裝部分2的兩端均設(shè)置有兩個(gè)弧形凸出部分21，每端的兩個(gè)弧形凸出部分21關(guān)于作用面部分I對稱；每個(gè)弧形凸出部分21上均設(shè)置有安裝孔22，棘爪02通過安裝孔22并配備鉚釘與車輪胎面01下的輪轂固定連接，棘爪01起到連接輪轂輪圈，保證車輪整體承載性能的效果。本發(fā)明提供的棘爪02采用作用面部分I和安裝部分2的結(jié)構(gòu)形式，提高了自身的抗彎、抗壓的強(qiáng)度。
[0022]在本實(shí)施例中，作用面部分I上沿其長度方向上設(shè)置有若干通孔11，通孔11在保證棘爪02結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的條件下有效地減輕了棘爪02的重量，同時(shí)又允許月壤在棘爪02之間低速流動，降低車輪在轉(zhuǎn)向運(yùn)動時(shí)的阻力；在本實(shí)施例中，優(yōu)先選擇在作用面部分I上設(shè)置有四個(gè)直徑為4_的通孔11，當(dāng)然通孔11的具體數(shù)量和尺寸也可根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，此處不作限制。
[0023]在本實(shí)施例中，棘爪02的高度設(shè)計(jì)由可以起作用的輪下土壤范圍決定的，這與土壤狀態(tài)和承載的質(zhì)量相關(guān)。過高的棘爪高度不僅不會增加牽引性能，反而會增加車輪的行駛阻力，同時(shí)導(dǎo)致車輪的輪面直徑進(jìn)一步減小，棘爪02抗彎性能下降等不利影響。通過5mm、10mm>20mm高度的棘爪進(jìn)行對比試驗(yàn)，10mm、20mm高的棘爪比5mm的棘爪車輪驅(qū)動效率在20%滑轉(zhuǎn)率下高10% ;因此，在本實(shí)施例中棘爪02的設(shè)計(jì)高度定為10mm，這是因?yàn)榕c5mm相比IOmm高的棘爪的牽引效率高，與20mm相比IOmm高的棘爪的剛度較高。
[0024]在本實(shí)施例中，棘爪02在車輪上的安裝方式有平行安裝、單項(xiàng)傾向安裝、八字形安裝等。棘爪的傾斜安裝會產(chǎn)生傾斜方向的牽引力，即可將牽引力分解為平行于行進(jìn)方向的行駛力和垂直于行駛方向的側(cè)向力，這對只用差速轉(zhuǎn)向的移動系統(tǒng)是有利的，如前蘇聯(lián)月球車就采用了這種方案，但對于我國月面巡視器具有角輪轉(zhuǎn)向功能的移動系統(tǒng)，車輪不需要通過滑移進(jìn)行轉(zhuǎn)向，車輪需要以提高行進(jìn)中的牽引性能為主，棘爪傾斜安裝是沒有必要的；因此，本發(fā)明中棘爪02優(yōu)先選擇采用平行布局方案進(jìn)行安裝，可以減小巡視器移動時(shí)對左右搖臂的作用力，提高巡視器移動穩(wěn)定性。具體的，參考圖5-6，若干棘爪02采用平行雙列分布形式安裝在車輪胎面01上，其中車輪胎面01的左半面設(shè)置的棘爪數(shù)量與車輪胎面01的右半面之間設(shè)置的棘爪數(shù)量相同，且車輪胎面01的左半面的棘爪與車輪胎面01的右半面的棘爪互相錯(cuò)落設(shè)置。
[0025]在本實(shí)施例中，通過棘爪02安裝疏密對比試驗(yàn)(例如對安裝的棘爪02的數(shù)量為9、18、24、30的情況進(jìn)行試驗(yàn))，棘爪02安裝數(shù)量越多驅(qū)動效率越高，20%的最佳滑轉(zhuǎn)率出現(xiàn)越早，而沉陷量增長不明顯，在滿足重量要求的情況下合理的增加棘爪02安裝的數(shù)量；在本實(shí)施例中，優(yōu)先選擇在車輪胎面01上共設(shè)置24個(gè)棘爪02，車輪胎面01的左右兩半面各設(shè)置12個(gè)。
[0026]在本實(shí)施例中，在24個(gè)棘爪02中有兩個(gè)相鄰的棘爪上設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，用于加強(qiáng)棘爪的承載性能。具體的如圖3-4所示，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)3采用肋板形式，肋板位于作用面部分I兩側(cè)與安裝部分2的垂直連接位置處，且加強(qiáng)結(jié)構(gòu)3設(shè)置在棘爪位于車輪胎面01中間位置的一端上。月面巡視器在發(fā)射過程中，為了滿足車輪與著陸器安裝和傳力等方面的接口要求，對特定位置的棘爪的局部結(jié)構(gòu)需進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)，本發(fā)明通過在棘爪01的一端的兩側(cè)設(shè)置肋板來實(shí)現(xiàn)。
[0027]綜上所述，本提供了 一種耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，棘爪采用鋁基復(fù)合材料JAMC01-10，包括作用面部分和安裝部分，作用面部分與安裝部分垂直連接，作用面部分上沿長度方向上均布有若干通孔，棘爪通過安裝部分安裝到車輪胎面上。若干棘爪采用平行雙列分布分形式設(shè)置在車輪胎面上，且車輪胎面左半面上設(shè)置的棘爪與右半面上設(shè)置的棘爪相互錯(cuò)落設(shè)置，車輪胎面左、右半面上設(shè)置的棘爪數(shù)量相同。其中，若干棘爪中有兩個(gè)相鄰的棘爪上設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的棘爪相對錯(cuò)落設(shè)置。本發(fā)明提供的月面巡視器車輪棘爪重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、耐磨性好，同時(shí)通過合理的外形設(shè)計(jì)及安裝布局，通過輪壤作用，增加了車輪牽弓I性能。
[0028]本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)理解，本可以以許多其他具體形式實(shí)現(xiàn)而不脫離本的精神或范圍。盡管也已描述了本的實(shí)施例，應(yīng)理解本不應(yīng)限制為這些實(shí)施例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可如所附權(quán)利要求書界定的本精神和范圍之內(nèi)作出變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，安裝在月面巡視器的車輪胎面上，其特征在于，所述車輪胎面一圈上均布有若干棘爪，所述棘爪包括作用面部分和與之相連的安裝部分，所述作用面部分垂直于所述安裝部分，所述棘爪通過所述安裝部分安裝到所述車輪胎面上；其中，所述作用面部分上沿長度方向上均布有若干通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，其特征在于，所述作用面部分上設(shè)置有四個(gè)通孔，且所述通孔的直徑為4mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，其特征在于，所述若干棘爪采用平行雙列分布形式設(shè)置在所述車輪胎面上，且所述車輪胎面左半面上設(shè)置的棘爪與右半面上設(shè)置的棘爪相互錯(cuò)落設(shè)置，所述車輪胎面左半面上設(shè)置的棘爪數(shù)量與右半面上設(shè)置的棘爪數(shù)量相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，其特征在于，所述車輪胎面上均布有24個(gè)所述棘爪。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，其特征在于，所述若干棘爪中有兩個(gè)相鄰的棘爪上設(shè)置有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，且兩個(gè)設(shè)置有所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的棘爪相對錯(cuò)落設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，其特征在于，所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)采用肋板，所述肋板位于所述作用面部分兩側(cè)與所述安裝部分垂直連接位置處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，其特征在于，所述加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述棘爪位于所述車輪胎面中間位置的一端上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，其特征在于，所述棘爪采用鋁基復(fù)合材料JAMCO1-10。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的耐磨與高抓地力的月面巡視器車輪棘爪，其特征在于，所述棘爪的高度為10mm。
【文檔編號】B60B15/02GK104002615SQ201410202423
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】唐平, 劉殿富, 胡震宇, 施飛舟, 丁亮亮, 楊曉青, 呂揚(yáng)名 申請人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所