CN103963564A - 一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，包括同轴设置的中间轮圈、左轮圈和右轮圈，左轮圈和右轮圈的直径相等并小于中间轮圈的直径；中间轮圈的内圈上均布有若干辐条，辐条与一轮辐相连，轮辐与中间轮圈同轴设置，车轮轮毂通过轮辐安装到驱动机构上；左轮圈和右轮圈分别通过若干加强筋对称设置在中间轮圈的左、右两侧上，加强筋一端连接左轮圈或右轮圈，另一端连接到辐条上，辐条采用矩形空心梁结构。其中，中间轮圈、左轮圈、右轮圈、辐条、轮辐和加强筋一体成型，采用2A14铝合金制作而成，车轮轮毂上还设置有若干减重孔。本发明提供的车轮轮毂在满足月面巡视器工作要求的基础上，实现高强度、质量更轻以及结构紧凑的特点。

Description

一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂

技术领域

本发明涉及月球探测车设计技术领域，尤其涉及一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂。

背景技术

月面巡视器是国家探月工程重要项目，车轮是月面巡视器的关键部件，实现了月面巡视器在月球表面的移动，为月球探测平台的建设拓宽了范围，实现了移动式探测的目标。目前，月面巡视器车轮主要有锥形轮、弹性轮、充气轮等构型，各类构型车轮体积较大、质量重、结构复杂，对运载能力要求高，主要原因是车轮轮毂的设计复杂、体积大、质量重造成的。美国、俄罗斯登月车车轮分别是弹性金属轮、刚性筛网轮，这两款车轮轮毂的直径都较大、重量高，不适合我国探月车使用。针对我国探月任务的实际情况，我国的月球探测车的尺寸以及重量相对较小，因此月面巡视器车轮轮毂必须体积小、质量轻，并且具有较高的承载强度要求。

发明内容

为了解决现有技术中车轮轮毂体积过大、质量过重以及承载强度低的问题，本发明提供了一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，满足发射过程和着陆过程中的承载要求，以及满足行驶过程中的载荷要求，并同时实现对车轮的减重设计。

本发明提供了一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，该车轮轮毂与车轮上的驱动机构相连，所述车轮轮毂包括同轴设置的中间轮圈、左轮圈和右轮圈，所述左轮圈和所述右轮圈分别通过若干加强筋对称设置在所述中间轮圈的左、右两侧；所述中间轮圈的内圈上均布有若干辐条，所述辐条与一轮辐相连，所述轮辐与所述中间轮圈同轴设置，所述车轮轮毂通过所述轮辐安装到所述驱动机构上。

较佳地，所述中间轮圈、左轮圈、右轮圈、辐条、轮辐和加强筋一体成型。

较佳地，所述左轮圈的直径与所述右轮圈的直径相等，且所述中间轮圈的直径大于所述左轮圈和所述右轮圈的直径.

较佳地，所述轮辐位于所述中间轮圈与所述左轮圈或所述右轮圈之间。

较佳地，所述加强筋的一端与所述左轮圈或右轮圈相连，所述加强筋的另一端连接到所述辐条上，同一所述辐条上设置的用于分别连接所述左轮圈和所述右轮圈的两所述加强筋呈“人”字形。

较佳地，所述辐条与所述中间轮圈和所述轮辐的连接处以及所述加强筋与所述左轮圈、右轮圈和辐条的连接处进行圆角光滑过渡。

较佳地，所述辐条采用矩形空心梁结构。

较佳地，所述车轮轮毂上设置有若干减重孔。

较佳地，所述车轮轮毂采用2A14铝合金制作而成。

本由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有的优点和积极效果为：

1）本发明通过整体结构设计呈一镂空形，对车轮轮毂材料上的选择，以及减重孔的设计，达到大幅减轻车轮轮毂重量的效果；

2）本发明通过对中间轮圈与轮辐之间的加强设计，以及中间轮圈与左、右轮圈尺寸上的设计，使得该车轮轮毂满足月面巡视器在发射和着陆过程中的承载要求；

3）本发明通过左轮圈和右轮圈与中间轮圈之间合理的强度连接设计，提高了车轮轮毂的抗压和抗弯能力，满足了月面巡视器在月面行驶过程中的载荷要求。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明的车轮轮毂的结构示意图一；

图2为本发明的车轮轮毂的结构示意图二；

图3为本发明提供的车轮轮毂与驱动机构的连接结构示意图；

图4为月面巡视器车轮的侧面轮廓图。

符号说明：

1-中间轮圈

2-左轮圈

3-右轮圈

4-辐条

5-轮辐

6-加强筋

7、8-减重孔

9-行进驱动机构

10-转向驱动机构。

具体实施方式

参见示出本实施例的附图，下文将更详细地描述本。然而，本可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

参考图1-4所示，本发明提供了一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，与车轮上的驱动机构相连，该车轮轮毂由三道同轴设置的轮圈组成，对三道轮圈中的中间轮圈进行加强设计，满足发射过程和着陆过程中的承载要求，对两个侧边轮圈设计合理的强度，满足在月面行驶过程中的载荷要求，同时实现对车轮的减重设计。

具体的，本发明提供的车轮轮毂包括中间轮圈1、左轮毂2和右轮毂3，中间轮圈1、左轮毂2和右轮毂3同轴设置，左轮毂2和右轮毂3对称设置在中间轮圈1的两侧，,中间轮圈1为月面巡视车在发射过程中压紧力的主要承载部分。其中，中间轮圈1的内圈面上均布有六根辐条4，辐条4一端连接中间轮圈1，另一端连接轮辐5，轮辐5与中间轮圈1同轴设置，整个车轮轮毂通过轮辐与车轮的驱动机构安装在一起；辐条4的两端与中间轮圈1和轮辐5的连接处进行圆角光滑过度，避免出现应力集中；辐条4采用矩形空心梁结构，在保证其承载力的同时，减轻一定重量；辐条4的具体设置数目，也可为六根左右，此处不作限制，可根据具体情况进行设计。在本实施例中，轮辐5偏向中间轮圈1的一侧，位于中间轮圈1与左轮毂2或右轮毂3之间，以满足轮胎内安装驱动机构的需求，从而保证了月面巡视器驱动轮系结构的紧凑性；现就轮辐4位于中间轮圈1与左轮圈2之间为例，进行详细说明，如图3所示，轮辐5的左侧可安装行进驱动机构9，且使得行进驱动机构9位于中间轮圈1与左轮圈2之间的空间内；轮辐5的右侧较大空间可安装转向驱动机构10，且转向驱动机构10位于中间轮圈1与右轮圈3之间的空间内，从而保证了月面巡视器轮系结构的紧凑性。中间轮圈1与驱动机构之间的连接方式，有效地提高了车轮轮毂的承载载荷，能够满足车轮轮毂在发射和着陆过程中的承载要求。

在本实施例中，左轮圈2和右轮圈3分别通过若干等强度的加强筋与中间轮圈1相连。具体的，以左轮圈2与中间轮圈1之间的连接为例进行说明，加强筋6的数目与辐条4的数目相同，且设置位置一一对应；加强筋6的一端连接到左轮圈2与中间轮圈1相对的侧面上，加强筋6的另一端连接到辐条4上，且加强筋6在左轮圈2和中间轮圈1所在平面上的投影均指向其各自的圆心；另外加强筋6的两端分别与左轮圈2和辐条4的连接处进行圆角光滑过度，以避免出现应力集中。右轮圈3与中间轮圈1之间的方式参考以上描述，此处不再赘述，左轮圈2和右轮圈3与中间轮圈1通过加强筋6连接好后，同一辐条4上用于分别连接左轮圈1和右轮圈2的两加强筋呈“人”字形。左轮圈2和右轮圈3与中间轮圈1之间的连接结构形式，具有提高车轮轮毂的抗压和抗弯能力的效果，且有效提高了车轮轮毂的承载性能。

在本实施例中，左轮圈2和右轮圈3的直径相等，左轮圈2和右轮圈3的直径小于中间轮圈1的直径，从而使得车轮的胎面呈一鼓形，如图4所示，其中该鼓形胎面的弧度可设计为R300mm，当然也可根据具体情况设计为其他尺寸，此处不作限制。本发明提供的车路轮毂通过对三个轮圈的协调设计使得月面巡视器车轮的胎面呈鼓形，使得月面巡视器在硬质月壤上轮圈只有胎面中部接触月面，可以减小滚动阻力；在松散的月壤上由于车轮中间部分下方月壤的压实和变形，车轮周边表面会参与形成车辙，增强附着力；在单边越障时，车轮倾斜，一定的圆弧可以保证车轮与月面之间仍有一定的接触面积，从而保证了车轮的行驶性能。

在本实施例中，车轮轮毂采用整体金属结构一体成型的方式来实现，即各组成部分中间轮圈1、左轮圈2、右轮圈3、辐条4、轮辐5和加强筋6整体加工出来，从而保证车轮结构的紧凑性，进而提高了车轮轮毂的承载性能。该车轮轮毂在材料的选择上，优先选用了比强度高、加工性能好的金属材料，以减轻车轮结构质量，并改善车轮轮毂的加工性能；车轮在月面上周期性地出入阴影区，形成长期的高温与低温交替变化的环境；在本实施例中，车轮轮毂的材料主要选用2A14铝合金，在规定的环境温度范围内性能稳定，能够满足车轮的刚度与强度要求，同时车轮轮毂在高低温下的热变性不影响车轮的承载与行驶性能。

在本实施例中，为了进一步的减轻车轮轮毂的重量，在保证车轮轮毂强度的同时，设计合理的减重孔；如图2中所示，在加强筋6上设计了减重孔5与减重孔6，大幅度减轻了车轮轮毂的重量，以降低月面巡视器车轮的整体质量。

本发明提供的一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，通过整体结构设计呈一镂空形，对车轮轮毂材料上的选择，以及减重孔的设计，来实现大幅减轻车轮轮毂重量的效果。本发明通过对中间轮圈与轮辐之间的加强设计，以及中间轮圈尺寸上的设计，使得该车轮轮毂满足月面巡视器在发射和着陆过程中的承载要求；由于月面巡视器在发射和着陆过程中其受到的压紧力方向指向圆心，本发明提供的车轮轮毂是由中间轮圈来承载压紧力，中间轮圈的加强设计因此起到提高车轮承载性能的效果。另外，本发明通过左轮圈2和右轮圈3与中间轮圈1之间的合理的强度设计，提高了车轮轮毂的抗压和抗弯能力，满足了月面巡视器在月面行驶过程中的载荷要求。

综上所述，本提供了一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，包括同轴设置的中间轮圈、左轮圈和右轮圈，左轮圈和右轮圈的直径相等并小于中间轮圈的直径；中间轮圈的内圈上均布有若干辐条，辐条与一轮辐相连，轮辐与中间轮圈同轴设置，车轮轮毂通过轮辐安装到驱动机构上；左轮圈和右轮圈分别通过若干加强筋对称设置在中间轮圈的左、右两侧上，加强筋一端连接左轮圈或右轮圈，另一端连接到辐条上，辐条采用矩形空心梁结构。其中，中间轮圈、左轮圈、右轮圈、辐条、轮辐和加强筋一体成型，且采用2A14铝合金制作而成，车轮轮毂上还设置有若干减重孔。本发明提供的车轮轮毂在满足月面巡视器工作要求的基础上，实现高强度、质量更轻以及结构紧凑的特点。

本技术领域的技术人员应理解，本可以以许多其他具体形式实现而不脱离本的精神或范围。尽管也已描述了本的实施例，应理解本不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本精神和范围之内作出变化和修改。

Claims (9)

1.一种高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，该车轮轮毂与车轮上的驱动机构相连，其特征在于，所述车轮轮毂包括同轴设置的中间轮圈、左轮圈和右轮圈，所述左轮圈和所述右轮圈分别通过若干加强筋对称设置在所述中间轮圈的左、右两侧；所述中间轮圈的内圈上均布有若干辐条，所述辐条与一轮辐相连，所述轮辐与所述中间轮圈同轴设置，所述车轮轮毂通过所述轮辐安装到所述驱动机构上。

2.根据权利要求1所述的高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，其特征在于，所述中间轮圈、左轮圈、右轮圈、辐条、轮辐和加强筋一体成型。

3.根据权利要求1所述的高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，其特征在于，所述左轮圈的直径与所述右轮圈的直径相等，且所述中间轮圈的直径大于所述左轮圈和所述右轮圈的直径。

4.根据权利要求1所述的高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，其特征在于，所述轮辐位于所述中间轮圈与所述左轮圈或所述右轮圈之间。

5.根据权利要求1所述的高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，其特征在于，所述加强筋的一端与所述左轮圈或右轮圈相连，所述加强筋的另一端连接到所述辐条上，同一所述辐条上设置的用于分别连接所述左轮圈和所述右轮圈的两所述加强筋呈“人”字形。

6.根据权利要求5所述的高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，其特征在于，所述辐条与所述中间轮圈和所述轮辐的连接处以及所述加强筋与所述左轮圈、右轮圈和辐条的连接处进行圆角光滑过渡。

7.根据权利要求1所述的高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，其特征在于，所述辐条采用矩形空心梁结构。

8.根据权利要求1所述的高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，其特征在于，所述车轮轮毂上设置有若干减重孔。

9.根据权利要求1所述的高强度一体化轻质的月面巡视器车轮轮毂，其特征在于，所述车轮轮毂采用2A14铝合金制作而成。