[发明专利]一种主动悬架式星球车移动系统构型优化设计方法

权利要求书

1.一种主动悬架式星球车移动系统构型优化设计方法，其特征在于，所述悬架的主摇臂和副摇臂(7)，车厢(9)连接所述悬架，所述星球车移动系统包括两套安装在悬架上且对称布置所述车厢(9)两侧的移动系统单元，所述移动系统单元包括一套夹角调整机构(3)、三套车轮驱动机构(1)、三套车轮转向机构(2)及一套离合器机构(4)，所述主摇臂包括主摇臂前段(5)和主摇臂后段(6)，所述夹角调整机构(3)为单输入双输出的差动机构，所述差动机构的两个输出端分别对应传动连接所述主摇臂前段(5)和所述主摇臂后段(6)，所述主摇臂前段(5)通过所述车轮转向机构(2)与对应车轮(8)的所述车轮驱动机构(1)传动连接，所述副摇臂(7)两端分别通过对应的所述车轮转向机构(2)与对应所述车轮(8)的所述车轮驱动机构(1)传动连接；所述主摇臂后段(6)通过所述离合器机构(4)与所述副摇臂(7)中部铰接；

所述主摇臂前段(5)相对于所述差动机构的角度变化量ω1₁，所述主摇臂后段(6)相对所述差动机构的输出轴的角度变化量ω1₂，两者之差为主摇臂张角的变化量Δα：Δα＝ω1₂-ω1₁ 式(1)，

在车厢(9)两侧所述主摇臂张角同步变化时，ω1₁就是所述主摇臂前段(5)相对车体的角度变化量Δθ：Δθ＝ω1₁ 式(2)

用ω1₂-ω1₁与ω1₁的比值来形容差动机构的变速比：

采用上式对所述主摇臂张角和所述车厢(9)俯仰姿态进行校正，设计所述主摇臂前段(5)和所述主摇臂后段(6)的杆长使得Δθ与Δα线性相关，且线性相关系数恰好为k，实现所述差动机构在调节所述车厢(9)高度时保持所述车厢(9)水平。

2.根据权利要求1所述一种主动悬架式星球车移动系统构型优化设计方法，其特征在于，所述差动机构为行星轮系，所述行星轮系中太阳轮固联所述主摇臂前段(5)，齿圈固联所述主摇臂后段(6)，行星架固联差速轴。

3.根据权利要求1所述一种主动悬架式星球车移动系统构型优化设计方法，其特征在于，所述使得Δθ与Δα线性相关，包括：

(1)、设定所述主摇臂前段(5)长度l₁，所述主摇臂后段(6)长度l₂；所述副摇臂(7)长度l₃；主摇臂间夹角α，所述主摇臂后半段(6)与水平线间夹角θ；所述副摇臂(7)间前后半段间夹角β；系统质心与中心线偏移距离e；前轮与中轮的轮间距l₄，所述中轮与后轮的轮间距l₅；

(2)、通过分析主摇臂、所述副摇臂(7)各尺寸之间的函数关系：建立几何模形，在0απ，调整过程中，所述主摇臂、所述副摇臂(7)和所述车厢(9)之间始终满足公式(4)至公式(8)所示的几何关系：

联立上式，θ可以表示为α的函数，通过优化设计参数，使得α和θ的非线性关系近似线性化，满足所述行星轮系使所述车厢(9)水平升降的条件

4.根据权利要求3所述一种主动悬架式星球车移动系统构型优化设计方法，其特征在于，所述主摇臂和所述副摇臂(7)和所述差动机构设计满足下列条件：

所述星球车移动系统中的所述前轮和所述中轮间距与所述中轮和所述后轮间距相等，l₄＝l₅；

所述差动机构的差动轴靠近过中轮轴线并垂直于地面的平面，e∝0；

所述差动机构的差动轴靠近车厢(9)底面，d∝0；

所述车厢(9)底面离地高度大于所述车轮(8)直径，H＞D；

所述主摇臂后段(6)与所述离合器机构(4)的铰接轴位于所述中轮和所述后轮连线的中分线上，l₃＝l₆；

所述铰接轴离地高度不大于差动轴离地高度，H₁≤H+d且所述铰接轴离地高度大于所述车轮(8)直径，H₁＞D；

所述车轮(8)直径大于零，D＞0。

5.根据权利要求3所述一种主动悬架式星球车移动系统构型优化设计方法，其特征在于，仅以所述车厢(9)水平升降作为优化目标，主副摇臂满足目标函数ρ为α和θ的相关系数绝对值趋近于1，

ρ＝1-|r| 式(10)