[发明专利]一种载人月球车弹性仿生步行轮

说明书

一种载人月球车弹性仿生步行轮属航天技术领域，本发明的轮辐组中18个轮辐的连接板经螺栓螺帽分别与轮面组的左轮面组、中轮面组和右轮面组中轮面的底面固接，轮辐组中18个轮辐的支杆内端，按照轮面组的左轮面组、中轮面组和右轮面组中轮面的排列关系，固接于轮毂中轮毂轴的表面。本发明的滚动阻力小，通过性、平顺性好，负载能力强，可靠性高；采用弹簧钢板的环形轮面，受载时产生弹性变形，可增大轮壤接触面积，提高车轮牵引力，同时，弹性变形可吸能减震，提升乘坐舒适性，吸收的能量还可用于轮面恢复原状；设置在轮面表面的横向轮刺可提高月壤对车轮的推力，能提升车轮的牵引性能和爬坡性能。

技术领域

本发明属航天技术领域，具体涉及一种载人月球车弹性仿生步行轮。

背景技术

随着月球探测活动的频繁，载人月球车的研究逐渐兴起。载人月球车不仅可以搭载月球探测的仪器，也可以作为航天员的交通工具,是月球探测的一个重要工具。车轮作为直接与月面接触的零件，起承载、驱动、转向等作用，是月面车辆最关键的部件之一。月球特殊的真空和辐射环境，使得橡胶充气轮胎不再适用。现有的月球车车轮，一般为小尺寸、轻载荷金属车轮，且多为刚性车轮，存在牵引性能差、缓冲性能差等缺点，不能满足载人月球车轮的技术要求。

仿生步行轮的运动研究表明，可以明显减小滚动阻力，提升通过能力。但是传统步行轮形成的跨步方案不是圆周滚动，不可避免的造成轮心的垂直波动，从而降低车辆的平顺性，使得传统步行轮的应用受到一定限制。

因此，需要开发一种新型载人月球车弹性仿生步行轮，以获得较好的通过能力，较大的负载能力，较小的滚动阻力，并且获得良好的乘坐舒适性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述车轮的缺点和不足，设计一种结构简单、通过能力好、负载能力强且乘坐舒适性较好的载人月球车弹性仿生步行轮。

本发明由轮毂A、轮辐组B、轮面组C和螺栓螺帽组D组成，其中螺栓螺帽组D由72个螺栓螺帽组成；轮辐组B中18个轮辐的连接板5经螺栓螺帽组D的螺栓螺帽，分别与轮面组C的左轮面组E、中轮面组F和右轮面组G中轮面7的底面固接；轮辐组B中18个轮辐的支杆4内端，按照轮面组C的左轮面组E、中轮面组F和右轮面组G中轮面7的排列关系，固接于轮毂A中轮毂轴1的表面。

所述的轮毂A由轮毂轴1和法兰2组成，法兰2固接于轮毂轴1一端，法兰2上设有孔组Ⅰ3的6个孔，用于与传动轴连接。

所述的轮辐组B由18个轮辐组成，轮辐的结构完全相同，均由支杆4和连接板5组成，连接板5固接于支杆4外端，连接板5上设有孔组Ⅱ6的4个孔，用于连接轮面7。

所述的轮面组C由左轮面组E、中轮面组F和右轮面组G组成，左轮面组E、中轮面组F和右轮面组G各由结构完全相同的6个轮面7组成，轮面7为封闭环结构，轮廓由圆弧mn、直线np、圆弧pq、圆弧qr、直线rs、圆弧st、圆弧tu、直线uv、圆弧vw、圆弧wm顺序连接而成；其中：圆弧mn、圆弧pq、圆弧tu和圆弧vw的半径R1均为：20mm≦R1≤80mm；直线np和直线uv长度相等，且0mm≤np＝uv≤700mm；圆弧wm的半径R2为：300mm≤R2≤750mm；圆弧qr和圆弧st的半径均R3为：50≤R3≤700mm，直线rs的长度为：30mm≤rs≤650mm，直线rs距轮面弧心的距离h1为：50mm﹤h1﹤700mm；直线np与直线uv的夹角β为：30°≤β≤60°。

轮面7的顶面均布并固接有轮刺组8的3个轮刺，轮刺可以增大牵引力，提高车轮的通过能力，轮刺横截面为正方形，正方形边长a为：0﹤a﹤100mm。

轮面7的底面中心设有孔组Ⅲ9的4个孔，用于连接连接板5。

左轮面组E、中轮面组F和右轮面组G自左至右顺序排列，其中左轮面组E和右轮面组G的轮面平行设置，中轮面组F的轮面与左轮面组E和右轮面组G的轮面错位角θ2为30°，同一轮面组内相邻的的两个轮面夹角θ1为60°。