專利名稱：前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統的制作方法
技術領域：
本發明主要涉及到行走裝置的設計領域，特指一種前后車架主動可調的被動搖臂式 菱形月球車移動系統，可適用于惡劣環境下的無人探測和礦石采集領域。
技術背景對于月面環境來說，月球車要求適應不熟悉的地貌和多灰層、微重力等獨特的月球 表面行駛環境以及實現地月轉移，這對車輛的輕量化和行駛性能有著特殊的要求。從目 前國內研究月球車情況看，大家認為傳統的兩軸四輪機構具有結構緊湊、耗能低、負載 能力大、姿態調整方便的優點，缺點是車體的穩定性較差，爬坡和越障能力不強；六輪 機構由于具有三軸特性，越野性和穩定性較強的優點，缺點是難以實現輕量化，重力在 各車輪上的分配不均勻，不能充分發揮電機的效率。考慮到月球上特殊的工況，人們普 遍認為輪式月球車中六輪是最優的，而傳統的四輪車盡管比六輪結構更簡單、可靠，但 由于不具備好的越野性而不在選擇范圍之內。若要發揮四輪車的結構簡單易于輕量化和 可靠性強的優勢，又要使其擁有優越的越野性能，就必須通過新概念的創新設計提高其 越野性等行駛性能。 發明內容針對現有技術存在的技術問題，本發明要解決的問題就在于本發明提供一種結構 簡單緊湊、地形適應能力強、車體姿態平穩、可靠性高、高輕量化的前后車架主動可調 的被動搖臂式菱形月球車移動系統。為解決上述技術問題，本發明提出的解決方案為 一種前后車架主動可調的被動搖 臂式菱形月球車移動系統，其特征在于它包括可轉動的車架以及安裝于車架上菱形布 置的前輪、后輪、左輪和右輪，所述前輪和后輪分別通過前懸架系統和后懸架系統固定 于車架上，左輪和右輪分別通過左懸架系統和右懸架系統固定于車架上，所述前懸架系 統和后懸架系統均由連接機構和轉向機構組成，所述車架包括安裝有前輪的前車架和安 裝有后輪的后車架，后車架的一端設有轉軸，后車架通過轉軸與前車架鉸接，所述轉軸 與電機相連。所述前車架上設有軸承座，后車架的轉軸一端裝設有限位塊并通過軸承與軸承座定位，電機安裝于另一端軸承座上，電機輸出端與轉軸固連。所述轉向機構包括轉向電機，轉向電機固定于轉向電機套筒內，轉向電機的輸出軸 通過鍵與連接臂上端相接，轉向力矩通過連接臂輸送到前輪或后輪上。所述連接機構包括軸承座、角接觸軸承以及連接臂，轉向電機套筒與連接機構的軸 承座相連，角接觸軸承安裝在軸承座內，其外圈分別通過軸承座和轉向電機套筒定位， 內圈中安裝連接臂，所述連接臂通過其自身的凸臺和鎖緊螺帽與角接觸軸承內圈相連， 連接臂與前輪或后輪相連。所述前輪或后輪的接地點與轉向電機輸出軸的軸心延長線不相交。與現有技術相比，本發明的優點就在于1、 本發明前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統的"三軸"確保良 好的越野性能和移動穩定性；"四輪"確保高程度的輕量化。2、 、本發明前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統能耗低，控制簡單， 驅動和轉向的可靠性更高。3、 本發明前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統，在越障時可通過前 后車架的轉軸處的電機的輸出，輔助前輪以向上的動力，對其越障高度有顯著提高；4、 、本發明前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統采用菱形底盤結構， 在同樣的轉向角度下，通過前后輪聯動轉向，可以顯著減小月球車的轉向半徑，提高月 球車的轉向靈活性。同時還可以實現原地轉向，能夠實現隨時避障，顯著提高月球車的 適應性。5、 本發明前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統具有路面自適應性， 尤其是月球坑和爬坡的接地性更好；6、 本發明前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統通過前輪或后輪的轉 向可實現重心左右相對偏移，使得具有在坡面行駛或路面坍塌時的四轍穩定性。
圖1是本發明的立體結構示意圖；圖2是本發明的側視結構示意圖；圖3是本發明車架側視結構示意圖；圖4是本發明中前懸架系統的結構示意圖。圖例說明1、前輪 2、后輪3、左輪4、右輪5、前懸架系統6、后懸架系統7、左懸架系統8、右懸架系統9、車架10、轉向電機11、前車架12、后車架13、轉軸14、限位軸承座15、限位塊16、轉向電機套筒17、軸承座18、鎖緊螺帽19、角接觸軸承20、連接臂21、電機具體實施方式
以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。如圖l、圖2、圖3和圖4所示，本發明的前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球 車移動系統，它包括可轉動的車架9以及安裝于車架9上菱形布置的前輪1、后輪2、左 輪3和右輪4，前輪1和后輪2分別通過前懸架系統5和后懸架系統6固定于車架9上， 左輪3和右輪4分別通過左懸架系統7和右懸架系統9固定于車架9上，前懸架系統5 和后懸架系統6均由連接機構和轉向機構組成，左懸架系統7和右懸架系統8只作連接 機構。車架9由前車架11、后車架12、轉軸13、限位軸承座14、限位塊15、電機21 組成。后車架12跟轉軸13通過螺栓固連，限位限位軸承座14跟前車架11通過螺栓固 連，限位塊15跟轉軸13兩端固連，轉軸13通過軸承與限位軸承座14定位，后車架12 可以通過轉軸13繞前車架11相對轉動，轉動角度范圍由限位塊15和限位軸承座14之 間的空隙決定。電機21跟一端限位軸承座14固聯，其輸出軸跟轉軸13固聯。前后懸架 的連接機構由轉向電機套筒16、軸承座17、鎖緊螺帽18、角接觸軸承19、連接臂20組 成，其中轉向電機套筒16通過螺栓跟車架9固連，軸承座17通過螺釘跟轉向電機套筒 16固連，角接觸軸承19安裝在軸承座17內，其外圈分別通過軸承座17和轉向電機套筒 16定位，內圈中安裝連接臂20，連接臂20通過其自身的凸臺和鎖緊螺帽18跟角接觸軸 承19內圈固定。連接臂20下端跟車輪軸通過銷釘固連。轉向機構的轉向電機10通過螺 釘安裝在轉向電機套筒16內，其輸出軸跟連接臂20通過鍵連接。轉向時其動力通過連 接臂20傳送到前后車輪上。由于前后車輪接地點與轉向電機10輸出軸軸心延長線不相 交，所以在轉向時前后車輪接地點是繞前后轉向電機IO輸出軸軸心轉動的。轉向電機10自帶電磁制動器，在不需要轉向時電磁制動器制動。在普通粗糙路面行駛時，不使用電機21，讓前車架11和后車架12自由鉸接，直接 驅動四輪，轉向通過前輪l、后輪2聯動轉向。當不需越障時，不使用電機21，讓前車架11和后車架12自由鉸接，這樣使得車輪 有良好的接地性能，可以保持車輪始終接地，這樣可以使得車的重力可以由四輪平均承 載，還可以獲得更大的地面附著力得以驅動。當遇到比較高的障礙物時，可以通過電機21的輸出力矩在前輪1越障'時輔助以向上 的推力以提高越障的能力。當車在斜坡上橫向行駛時，由于重力的原因，使得左輪3和右輪4中位于下邊的輪 子分擔的車輪重力要大于其余各輪，而上邊輪子分擔的重力要小于其他輪子。這樣重力 在各車輪上的分配不均勻，不能發揮電機的效率。由于轉向電機10軸線與地面交點與前 后輪接地點不重合，所以前后輪可以相對車架9改變布置方式。假設左輪3位于下方， 可以把后輪2轉向180度，從而使其接地點相對下移，這樣既可以減少左輪3分擔的重 力，又可以增加右輪4分擔的重力，于是使得各車輪分擔的重力盡可能的均衡，最大程 度上發揮驅動電機的效率。當車在一邊路面容易枬塌的路況行駛時。由于本發明前后輪可以通過轉向相對車架9 改變布置方式。假設右邊路面容易坍塌，可以把后輪2轉向180度，從而使其接地點相 對右移，這樣使得原來的四輪三輒變為了四輪四輒，此時車的重心位于前輪l、后輪2、 左輪3各自接地點所組成的三角形中，這樣減輕了右輪4分擔的車的重力，從而較少了 右邊路面坍塌的可能性。即算是右邊路面坍塌，由于重心已經相對左偏，所以車仍然能 保持平穩行駛。當車遇到不可逾越的障礙時，此車可以發揮其360度原地轉向的超強避障功能，原 地轉向時只需將前后輪轉向至各自輪軸線延長線通過車的重心，然后前輪1和后輪2差 速，左輪3和右輪4差速即可。
權利要求
1、一種前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統，其特征在于它包括可轉動的車架(9)以及安裝于車架(9)上菱形布置的前輪(1)、后輪(2)、左輪(3)和右輪(4)，所述前輪(1)和后輪(2)分別通過前懸架系統(5)和后懸架系統(6)固定于車架(9)上，左輪(3)和右輪(4)分別通過左懸架系統(7)和右懸架系統(8)固定于車架(9)上，所述前懸架系統(5)和后懸架系統(6)均由連接機構和轉向機構組成，所述車架(9)包括安裝有前輪(1)的前車架(11)和安裝有后輪的后車架(12)，后車架(12)的一端設有轉軸(13)，后車架(12)通過轉軸(13)與前車架(11)鉸接，所述轉軸(13)與電機(21)相連。
2、 根據權利要求l所述的前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統，其 特征在于所述前車架(11)上設有限位軸承座(14)，后車架(12)的轉軸(13) —端 裝設有限位塊(15)并通過軸承與限位軸承座(14)定位，電機(21)安裝于另一端限 位軸承座(14)上，電機(21)輸出端與轉軸(13)固連。
3、 根據權利要求1或2所述的前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統， 其特征在于所述轉向機構包括轉向電機(IO)，轉向電機(10)固定于轉向電機套筒(16) 內，轉向電機(10)的輸出軸通過鍵與連接臂(20)上端相接，轉向力矩通過連接臂(20) 輸送到前輪(1)或后輪(2)上。
4、 根據權利要求1或2所述的前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統， 其特征在于所述連接機構包括軸承座(17)、角接觸軸承(19)以及連接臂(20)，轉 向電機套筒(16)與連接機構的軸承座(17)相連，角接觸軸承(19)安裝在軸承座(17) 內，其外圈分別通過軸承座(17)和轉向電機套筒(16)定位，內圈中安裝連接臂(20), 所述連接臂(20)通過其自身的凸臺和鎖緊螺帽(18)與角接觸軸承(19)內圈相連， 連接臂(20)與前輪(1)或后輪(2)相連。
5、 根據權利要求3所述的前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統，其 特征在于所述連接機構包括軸承座(17)、角接觸軸承(19)以及連接臂(20)，轉向 電機套筒(16)與連接機構的軸承座(17)相連，角接觸軸承(19)安裝在軸承座(17) 內，其外圈分別通過軸承座(17)和轉向電機套筒(16)定位，內圈中安裝連接臂(20)， 所述連接臂(20)通過其自身的凸臺和鎖緊螺帽(18)與角接觸軸承(19)內圈相連，連接臂(20)與前輪(1)或后輪(2)相連。
6、 根據權利要求3所述的前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統，其 特征在于所述前輪(1)或后輪(2)的接地點與轉向電機(10)輸出軸的軸心延長線 不相交。
7、 根據權利要求5所述的前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統，其 特征在于所述前輪(1)或后輪(2)的接地點與轉向電機(10)輸出軸的軸心延長線 不相交。
全文摘要
一種前后車架主動可調的被動搖臂式菱形月球車移動系統，它包括可轉動的車架以及安裝于車架上菱形布置的前輪、后輪、左輪和右輪，所述前輪和后輪分別通過前懸架系統和后懸架系統固定于車架上，左輪和右輪分別通過左懸架系統和右懸架系統固定于車架上，所述前懸架系統和后懸架系統均由連接機構和轉向機構組成，所述車架包括安裝有前輪的前車架和安裝有后輪的后車架，后車架的一端設有轉軸，后車架通過轉軸與前車架鉸接，所述轉軸與電機相連。本發明采用四輪三軸菱形底盤的新型結構，具有結構緊湊、輕量化程度高、姿態調整方便、越野性能好、地形適應能力強、可靠性高的優點。
文檔編號B62D61/00GK101249852SQ20081003089
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月25日 優先權日2008年3月25日
發明者文桂林, 鐘志華 申請人:湖南大學