一種金屬彈性車輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種金屬彈性車輪，是由數(shù)個輪片和輪轂組成，數(shù)個輪片分別通過連接件鉚接在輪轂上；本發(fā)明巧妙的利用圓與橢圓的轉化過程，在輕載時兩支撐互不影響，當有突然大的載荷作用時，第一連接弧片和第二連接弧片共同作用，提供更多的支撐力，提高車輪的承載能力。本發(fā)明結構簡單，安全可靠，利用圓與橢圓之間的相互變化來設計車輪的彈性輪輻結構，很好的利用了輪輻的變形來達到緩沖減振的目的；采用兩連接弧相對布置的結構，很好的保證了車輪在受到大載荷時有更好的承載能力，避免車輪過載損壞；車輪采用分片式結構，保證了車輪擁有足夠的變形來達到緩沖減振的目的。
【專利說明】
一種金屬彈性車輪
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種探測車車輪，特別涉及一種金屬彈性車輪。
【背景技術】
[0002]目前，我國對于火星的探索還處在初級階段，而由于火星表面特殊的形貌特征(表面覆蓋一層風化層，且有大量巖石存在)，而在其表面執(zhí)行探測任務的探測車又需要保證有良好的平順性和穩(wěn)定性，隨著我國對火星探測的不斷推進，一款能很好適應火星表面，并能順利完成探測任務的探測車車輪對于火星探測來說，是很有必要的?，F(xiàn)有登陸火星的探測車車輪，大多為剛性輪或半剛性輪，結構復雜，緩沖減振能力差，很難適應火星表面的特殊地貌。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是要解決上述已登陸火星的探測車車輪，大多為剛性輪或半剛性輪，結構復雜，緩沖減振能力差，很難適應火星表面的特殊地貌等問題，而提供一種金屬彈性車輪。
[0004]本發(fā)明是由數(shù)個輪片和輪轂組成，數(shù)個輪片分別通過連接件鉚接在輪轂上；
[0005]輪片包括彈性輪輻和柔性輪面，柔性輪面固定粘接在彈性輪輻上，柔性輪面上具有數(shù)個W型輪刺；
[0006]彈性輪輻包括觸底板、第一連接弧片、第二連接弧片和輪轂連接板，第一連接弧片和第二連接弧片兩端分別固定焊接在觸底板與輪轂連接板上；
[0007]輪片的數(shù)量為十二，相鄰輪片之間的角度為1°;
[0008]輪轂為圓柱狀結構，輪轂上具有數(shù)個通孔；
[0009]輪轂的材質為6082T6鋁合金，彈性輪輻的材質為65Mn彈簧鋼，柔性輪面的材質為合成橡膠。
[0010]本發(fā)明的工作原理和過程:
[0011]本發(fā)明巧妙的利用圓與橢圓的轉化過程，在低承載作用下，第一連接弧片和第二連接弧片變形，很好的實現(xiàn)了緩沖的作用;在大載荷作用時，第一連接弧片和第二連接弧片互相接觸，提供相互作用力，可保證車輪此時有更大的承載力，避免車輪過載損壞；
[0012]通過計算，由本發(fā)明的圓轉化到橢圓的過程中，圓的徑向變動與橢圓的軸向變動的比是恒定的，與圓的大小無關，圓弧變形后成為橢圓形，但其周長不變，即:23^ = 2此+4(a-b)，假定半圓弧在豎直方向上的變形量為X，即橢圓的短軸b方向，水平方向上的變形量為y，即橢圓的長軸a方向，則:a = r+y;b = r_x/2，通過計算可以得出:x/y = 4/l.14，圓弧的直徑對x，y的變形關系沒有影響；
[0013]性能分析:由于本設計采用的是分片式結構，有十二片輪片組合成車輪結構，每一片在結構上是完全相同的，因此，為說明彈性輪輻的承載效果，選取0.5mm厚的彈性輪輻進行單彈性輪輻承壓特性仿真分析，在有限元軟件ABAQUS中建立模型。通過從有限元分析可以看出，I)在低承載作用下，通過兩連接弧的變形，可以很好的實現(xiàn)緩沖的作用；2)在載荷達到120N左右時，兩連接弧互相接觸，提供相互作用力，可保證車輪此時有更大的承載力，避免車輪過載損壞。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明結構簡單，安全可靠，利用圓與橢圓之間的相互變化來設計車輪的彈性輪輻結構，很好的利用了輪輻的變形來達到緩沖減振的目的;采用兩連接弧相對布置的結構，很好的保證了車輪在受到大載荷時有更好的承載能力，避免車輪過載損壞;車輪采用分片式結構，保證了車輪擁有足夠的變形來達到緩沖減振的目的。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明輪片的結構示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明彈性輪輻截面示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明圓一橢圓的變化示意圖。
[0020]圖5是本發(fā)明彈性輪輻的結構示意圖。
[0021 ]圖6是本發(fā)明輪轂的結構示意圖。
[0022]圖7是本發(fā)明輪轂的有限元模型示意圖。
[0023]圖8是本發(fā)明40N作用下的變形示意圖。
[0024]圖9是本發(fā)明80N作用下的變形示意圖。
[0025]圖10是本發(fā)明120N作用下的變形結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]請參閱圖1、圖2、圖5和圖6所示，本發(fā)明是由數(shù)個輪片I和輪轂2組成，數(shù)個輪片I分別通過連接件3鉚接在輪轂2上；
[0027]輪片I包括彈性輪輻11和柔性輪面12，柔性輪面12固定設置在彈性輪輻11上，柔性輪面12上具有數(shù)個W型輪刺13 ；
[0028]彈性輪輻11包括觸底板111、第一連接弧片112、第二連接弧片113和輪轂連接板114，第一連接弧片112和第二連接弧片113兩端分別固定焊接在觸底板111與輪轂連接板114 上；
[0029]輪片I的數(shù)量為十二，相鄰輪片I之間的角度為1°;
[0030]輪轂2為圓柱狀結構，輪轂2上具有數(shù)個通孔21;
[0031]輪轂2的材質為6082T6鋁合金，彈性輪輻11的材質為65Mn彈簧鋼，柔性輪面12的材質為合成橡膠。
[0032]本發(fā)明的工作原理和過程:
[0033]請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10所示，本發(fā)明巧妙的利用圓與橢圓的轉化過程，在低承載作用下，第一連接弧片112和第二連接弧片113變形，很好的實現(xiàn)了緩沖的作用;在大載荷作用時，第一連接弧片112和第二連接弧片113互相接觸，提供相互作用力，可保證車輪此時有更大的承載力，避免車輪過載損壞；
[0034]通過計算，由本發(fā)明的圓轉化到橢圓的過程中，圓的徑向變動與橢圓的軸向變動的比是恒定的，與圓的大小無關，圓弧變形后成為橢圓形，但其周長不變，即:23^ = 2^+4(a-b)，假定半圓弧在豎直方向上的變形量為X，即橢圓的短軸b方向，水平方向上的變形量為y，即橢圓的長軸a方向，則:a = r+y;b = r_x/2，通過計算可以得出:x/y = 4/l.14，圓弧的直徑對x，y的變形關系沒有影響；
[0035]性能分析:由于本設計采用的是分片式結構，有十二片輪片I組合成車輪結構，每一片在結構上是完全相同的，因此，為說明彈性輪輻11的承載效果，選取0.5mm厚的彈性輪輻11進行單彈性輪輻11承壓特性仿真分析，在有限元軟件ABAQUS中建立模型。通過從有限元分析可以看出，I)在低承載作用下，通過兩連接弧的變形，可以很好的實現(xiàn)緩沖的作用；2)在載荷達到120N左右時，兩連接弧互相接觸，提供互作用力，可保證車輪此時有更大的承載力，避免車輪過載損壞。
【主權項】
1.一種金屬彈性車輪，其特征在于:是由數(shù)個輪片(I)和輪轂(2)組成，數(shù)個輪片(I)分別通過連接件(3)鉚接在輪轂(2)上； 輪片(I)包括彈性輪輻(11)和柔性輪面(12)，柔性輪面(12)粘貼在彈性輪輻(11)上，柔性輪面(12)上具有數(shù)個W型輪刺(13); 彈性輪輻(11)包括觸底板(111)、第一連接弧片(112)、第二連接弧片(113)和輪轂連接板(114)，第一連接弧片(112)和第二連接弧片(113)兩端分別固定焊接在觸底板(111)與輪轂連接板(114)上； 所述輪轂(2)為圓柱狀結構，輪轂(2)上具有數(shù)個通孔(21); 所述輪片(I)的數(shù)量為十二，相鄰輪片(I)之間的角度為1°。2.根據權利要求1所述的一種金屬彈性車輪，其特征在于:所述輪轂(2)的材質為6082T6鋁合金，彈性輪輻(11)的材質為65Mn彈簧鋼，柔性輪面(12)的材質為合成橡膠。
【文檔編號】B60B9/26GK106004224SQ201610496108
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】鄒猛, 周濤, 宗魏, 肖杰, 閆云鵬, 宋家鋒, 吳雪嬌, 李建橋
【申請人】吉林大學