[发明专利]一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置

摘要

本发明属于星球车单轮台架装置技术领域，具体涉及一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置。本发明具备有益效果：上位机通过控制加载机构电机的连续运动，从而实现测试车轮与土壤之间载荷的连续变化；通过将不同重量的配重块对称固定在滚珠丝杠的螺母上，从而能够改变单轮台架的连续加载的范围；加载机构电机的转轴的旋转运动通过行星齿轮减速箱和滚珠丝杠的传递后转化为螺母的直线运动，电机轴上安装有绝对位置编码器，因存在减速比和导程，螺母的微小直线位移对应到加载机构电机的角位移很大，因而绝对编码器上的数值变化范围很大，因驱动器能够控制加载机构电机位置的精确运动，所以螺母的位置控制精度很高，即单轮台架的载荷加载精度很高。

主权项

1.一种载荷可连续调节的星球车单轮台架装置，其特征在于，其包括：一对混凝土墙体(1)、一对台架导轨(2)、台架车体(3)、沉陷量测量机构(4)、单轮驱动电机(5)、减速器(6)、测试车轮(7)、盛放土壤的凹槽(8)、四连杆机构平台(9)、一对四连杆机构可动短杆(10)、一对四连杆机构横梁(11)、绝对编码器(12)、加载机构电机(13)、行星齿轮减速箱(14)、一对导向杆(15)、丝杠(16)、螺母(17)、一对四连杆机构可动长杆(18)、驱动器(19)、角度测量机构(20)、一对四连杆机构转轴(21)、第一安装基板(22)、第二安装基板(23)、第一轴承(24)、第二轴承(25)；平行正对且等高的一对混凝土墙体(1)上沿着一对混凝土墙体(1)延伸的方向平行正对且等高地安放一对台架导轨(2)；首先构建台架坐标系，以铅直方向为Z向，一对台架导轨(2)的延伸方向为Y向，与Y‑Z平面垂直的方向为X向，由此构建台架坐标系X‑Y‑Z；台架车体(3)带有轮子，能够沿Y向移动，台架车体(3)在Y向的前后水平梁的中间位置分别固定有钢丝，能够在两个伺服电机的牵引下沿着Y向双向运动；沉陷量测量机构(4)是一个直线位移传感器，其固定端固定在台架车体(3)上，滑动端在重力的作用下自然垂落到四连杆机构平台(9)上，通过测量车轮加载前后四连杆机构平台在Z向的位移差来计算出沉陷量；单轮驱动电机(5)的定子部分固定连接在四连杆机构平台(9)上，单轮驱动电机(5)的转子部分与减速器(6)的输入轴相连，减速器(6)的外壳固定连接在单轮驱动电机(5)的定子部分上，测试车轮(7)固定连接到减速器(6)的输出轴上,测试车轮(7)的轴心和减速器(6)输出轴的轴心重合且沿X向；盛放土壤的凹槽(8)水平布置在一对混凝土墙体(1)之间的Y向上，且使得测试车轮(7)在最大沉陷时沉陷量测量机构(4)不超量程；四连杆机构平台(9)为一矩形平台机构，其沿Y向的两端部均设为相同的条状体，该条状体长度方向沿X向设置，两个所述条状体上各自设有一对连接机构，由此对于某一端部条状体处的一对连接机构而言，分为X向在前的设为第一连接机构及X向在后的第二连接机构，且所述第一连接机构处于所述条状体外侧，所述第二连接机构处于所述条状体内侧；所述第一连接机构用于将所述一对四连杆机构可动短杆(10)之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台(9)端部，即某一条状体外侧，所述第二连接机构用于将所述一对四连杆机构可动长杆(18)之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台(9)端部，即该条状体内侧；从而对于另一条状体而言，同样通过该条状体上的第一连接机构和第二连接机构，实现另一四连杆机构可动短杆(10)之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台(9)另一端部外侧，以及另一四连杆机构可动长杆(18)之一通过轴连接方式设置于四连杆机构平台(9)端部内侧；一对所述四连杆机构横梁(11)沿Y向的厚度与所述条状体沿Y向的厚度相同；所述一对四连杆机构横梁(11)上各自设有X向在前的第三连接机构及X向在后的第四连接机构；所述第三连接机构处于所述一对四连杆机构横梁(11)外侧，所述第四连接机构处于所述一对四连杆机构横梁(11)内侧；所述第三连接机构用于将一对四连杆机构可动短杆(10)之一通过轴连接方式设置于一对四连杆机构横梁(11)之一的外侧，所述第四连接机构用于将所述一对四连杆机构可动长杆(18)之一通过轴连接方式设置于该四连杆机构横梁(11)之一的内侧；从而对于另一四连杆机构横梁(11)之一而言，同样通过该一对四连杆机构横梁(11)之一上的第三连接机构和第四连接机构，实现另外一对四连杆机构可动短杆(10)之一通过轴连接方式设置于另外一对四连杆机构横梁(11)之一外侧，以及另外一对四连杆机构可动长杆(18)之一通过轴连接方式设置于另外一对四连杆机构横梁(11)之一内侧；第一连接机构和第二连接机构沿X向的距离与第三连接机构和第四连接机构沿X向的距离相等；第一连接机构和第三连接机构的距离与第二连接机构和第四连接机构的距离相等；由此，四连杆机构平台(9)、一对四连杆机构可动短杆(10)、一对四连杆机构横梁(11)、一对四连杆机构可动长杆(18)构成平行四边形结构，由一对四连杆机构可动短杆(10)构成的平面与由一对四连杆机构可动长杆(18)构成的平面相互平行，四连杆机构平台(9)所在的平面与由一对四连杆机构横梁(11)构成的平面相互平行；所述一对四连杆机构横梁(11)沿X向水平固定在台架车体(3)上，即与台架导轨(2)垂直，根据平行四边形结构，可保证四连杆机构平台(9)一直保持水平，从而实现加载方向为垂向；一对四连杆机构转轴(21)位于一对所述第四连接机构处；再次建立空间坐标系，以一对四连杆机构转轴(21)的连线中点为坐标原点，以一对四连杆机构可动长杆(18)的延伸方向为X0轴，以一对四连杆机构转轴(21)的连线方向为Y0轴，以与X0‑Y0平面垂直的方向为Z0轴；第一安装基板(22)和第二安装基板(23)分别固定在一对四连杆机构可动长杆(18)上，且保证第一安装基板(22)的平面和第二安装基板(23)的平面分别垂直于X0轴；在第一安装基板(22)的平面和第二安装基板(23)上分别安装相同的第二轴承(25)和第一轴承(24)，且第二轴承(25)和第一轴承(24)的旋转轴心同时在X0轴上；在第二轴承(25)和第一轴承(24)之间安装有丝杠(16)，丝杠(16)只可绕X0轴转动，在丝杠(16)上安装有螺母(17)，螺母(17)上有两个同样尺寸的光滑的导向孔，所述两个导向孔中心线位于X0‑Y0平面内，且与X0轴平行对称分布；穿过螺母(17)上的两个导向孔的为一对光滑的导向杆(15)，一对导向杆(15)的端点分别固定连接在第一安装基板(22)和第二安装基板(23)的相应位置处，从而可以实现在一对导向杆(15)的约束下，将丝杠(16)的旋转运动转化为螺母(17)的直线运动；在一对所述第四连接机构处，一对四连杆机构转轴(21)与一对四连杆机构可动长杆(18)之间是固定连接，一对四连杆机构转轴(21)与一对四连杆机构横梁(11)之间是轴连接；角度测量机构(20)的旋转轴固定连接在一对四连杆机构转轴(21)之一上且保证轴心在一条直线上，角度测量机构(20)的外壳固定在一对四连杆机构横梁(11)之一上，由此可以测量一对四连杆机构可动长杆(18)之一和一对四连杆机构横梁(11)之一之间的夹角；在第一安装基板(22)上固定连接行星齿轮减速箱(14)的外壳，行星齿轮减速箱(14)的输出轴与穿过第一安装基板(22)上的孔的丝杠(16)连接且保证行星齿轮减速箱(14)的输出轴的轴心在X0轴上，行星齿轮减速箱(14)的外壳上固定连接加载机构电机(13)的外壳，加载机构电机(13)的转子一端连接到行星齿轮减速箱(14)的输入轴上且保证轴心在一条直线上，加载机构电机(13)的转子另一端连接到绝对编码器(12)的旋转轴上且保证轴心在一条直线上，绝对编码器(12)除旋转轴外的部分固定到电机的定子上，驱动器(19)固定安装在第一安装基板(22)上。