CN105150789A

CN105150789A - 主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构

Info

Publication number: CN105150789A
Application number: CN201510696301.7A
Authority: CN
Inventors: 刘振; 邓宗全; 郑军强; 高海波; 丁亮; 李楠; 于海涛
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: CN105150789B

Abstract

主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构，它涉及一种双摆杆张角调节机构，以解决现有被动悬架火星车悬架展开额外增加辅助展开系统，额外增加发射负载，无法实现火星车悬架主动变形以减少包络尺寸，并在行驶中与车轮配合实现轮步复合行走的问题，它包括差速器、底板和两套主摇臂长短段张角调节器；每套主摇臂长短段张角调节器包括长臂输出轴、短臂输出轴、输出轴支撑座、行星轮系、谐波减速器、减速机和电机；差速器布置在两套主摇臂长短段张角调节器的外壳之间，差速器和两套主摇臂长短段张角调节器安装在底板上；电机的输出端与减速机的输入端连接，行星轮系的输入轴与短臂输出轴连接。本发明用于主动悬架式火星车。

Description

主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构

技术领域

本发明涉及一种双摆杆张角调节机构，具体涉及主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构。

背景技术

火星车运输、发射和着陆过程中，车体应得到可靠支撑，避免大过载和振动冲击对火星车移动系统的损害，最优的办法是将车体落于稳定的支撑平台上，被动悬架火星车悬架无法折展或一次折展，无法减小包络尺寸，存在发射尺寸过大或额外发射负载，且额外负载在后续火星地表运行中不工作，对减少发射尺寸和重量不利。需要研制一套可以实现火星车发射尺寸减小，且对火星表面行驶具有积极意义的悬架系统张角调节机构，其核心是研制主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构。目前，还没有一种可靠性高、对在轨运行有益的主摇臂长短段张角调节机构。

发明内容

本发明为解决现有被动悬架火星车悬架展开额外增加辅助展开系统，额外增加发射负载，无法实现火星车悬架主动变形以减少包络尺寸，并在行驶中与车轮配合实现轮步复合行走的问题，进而提供一种主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明的主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构包括差速器、底板和两套主摇臂长短段张角调节器；

每套主摇臂长短段张角调节器包括长臂输出轴、短臂输出轴、输出轴支撑座、行星轮系、谐波减速器、减速机和电机；

差速器布置在两套主摇臂长短段张角调节器的外壳之间，差速器和两套主摇臂长短段张角调节器安装在底板上；差速器的两个输出轴分别与对应的减速机的端盖连接，电机的输出端与减速机的输入端连接，减速机的输出端与谐波减速器的波发生器连接，减速机的外壳与谐波减速器的刚轮连接，谐波减速器的刚轮与行星轮系的行星架连接，谐波减速器的柔轮与行星轮系的输入轴连接，行星轮系的输入轴与短臂输出轴连接，短臂输出轴安装在行星轮系的太阳轮上，行星轮系的齿圈与长臂输出轴连接，短臂输出轴与底板转动连接，谐波减速器的刚轮与底板转动连接。

本发明的有益效果是：本发明应用在两侧悬架相对车厢中截面对称的主副摇臂转向架式火星车中，本发明保留了传统摇臂转向架式星球车中的差动器，保证了主动悬架式火星车仍具备良好的地形平顺能力，两套主摇臂长短段张角调节器安装在底板上，保证崎岖地形中行驶时的车厢俯仰角得到可靠抑制，并使得使用中两侧主摇臂长短段臂张角可以进行独立调节。在差动器两侧安装主摇臂长短段张角调节器，实现两侧悬架的折叠和展开，即改变主动悬架式火星车移动机构的高度和长度；通过主摇臂长短段张角调节器改变主动悬架式火星车移动机构中轮和后轮间距，实现火星车轮步复合行进；使用中可靠地实现了主动悬架式火星车悬架主动、重复变形。本发明具有结构简单、满足设计的要求、便于操作、可适用性强的特点。

附图说明

图1是本发明的俯视图，图2是图1的局部半剖视图，图3是行星轮系、长臂输出轴和短臂输出轴连接关系图，图4是具体实施方式五的结构示意图，图5是本发明与两个主摇臂长段臂5和两个主摇臂短段臂7连接结构示意图，图6是利用本发明的主动悬架式火星车移动机构整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图3说明，本实施方式的主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构包括差速器3、底板4和两套主摇臂长短段张角调节器1；

每套主摇臂长短段张角调节器包括长臂输出轴1-1、短臂输出轴1-2、输出轴支撑座1-3、行星轮系1-4、谐波减速器1-6、减速机1-7和电机1-8；

差速器3布置在两套主摇臂长短段张角调节器的外壳之间，差速器3和两套主摇臂长短段张角调节器安装在底板1上；差速器3的两个输出轴3-1分别与对应的减速机1-7的端盖1-7-1连接，电机1-8的输出端与减速机1-7的输入端连接，减速机1-7的输出端与谐波减速器1-6的波发生器1-6-1连接，减速机1-7的外壳1-7-5与谐波减速器1-6的刚轮1-6-3连接，谐波减速器1-6的刚轮与行星轮系1-4的行星架1-4-3连接，谐波减速器1-6的柔轮1-6-2与行星轮系1-4的输入轴1-4-1连接，行星轮系1-4的输入轴1-4-1与短臂输出轴1-2连接，短臂输出轴1-2安装在行星轮系1-4的太阳轮1-4-9上，行星轮系1-4的齿圈1-4-7与长臂输出轴1-1连接，短臂输出轴1-2与底板4转动连接，谐波减速器1-6的刚轮1-6-3与底板4转动连接。

具体实施方式二：结合图1和图2说明，本实施方式的减速机1-7为蜗轮减速机。满足较大减速比的需要。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图2说明，本实施方式的每套主摇臂长短段张角调节器还包括谐波减速器支撑座1-5和短臂输出轴支撑座1-9，谐波减速器支撑座1-5和短臂输出轴支撑座1-9安装在底板1上，谐波减速器1-6转动安装在谐波减速器支撑座1-5，短臂输出轴1-2转动安装在短臂输出轴支撑座1-9。如此设置，有利于张角调节器的整体转动，实现长臂输出轴1-1和短臂输出轴1-2绕差速器的输出轴3-1做特定速比的反向转动。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图2和图3说明，本实施方式的差速器3的输出轴3-1通过第一螺栓1-7-2与减速机1-7的端盖1-7-1可拆卸连接；减速机1-7的输出轴1-7-3通过键和第二螺栓1-7-6与谐波减速器波发生器1-6-1连接；减速机的外壳1-7-5通过第三螺栓1-7-4与谐波减速器1-6的刚轮1-6-3连接；谐波减速器1-6的刚轮1-6-3通过第四螺栓1-4-2与行星轮系1-4的行星架1-4-3连接；谐波减速器1-6的柔轮1-6-2通过第五螺栓1-6-4与行星轮系1-4的输入轴1-4-1连接；行星轮系1-4的输入轴1-4-1通过第六螺栓1-4-11与短臂输出轴1-2连接；行星轮系1-4的太阳轮1-4-9通过第七螺栓1-4-10与短臂输出轴1-2连接；行星轮系1-4的齿圈1-4-7通过第八螺栓1-1-1与长臂输出轴1-1连接。如此设置，结构简单，便于使用。其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图4-图6说明，本实施方式的主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构包括两个主摇臂长段臂5和两个主摇臂短段臂7；两个长臂输出轴1-1分别连接一个主摇臂长段臂5，两个短臂输出轴1-2分别连接一个主摇臂短段臂7。本实施方式的两套主摇臂长短段张角调节器是核心，结构相同。张角调节器的核心为根据摇臂长度比特制的行星轮系。使用中相应地将主摇臂划分为主摇臂长段臂和主摇臂短段臂，行星轮系1-4的传动比由主摇臂长段臂5和主摇臂短段臂7的长度比a:b＝2:1决定；两侧张角调节器对应摇臂长度和初始姿态相同。例如每个张角调节器的主摇臂长段臂5和主摇臂短段臂7绕差动器3的输出轴3-1做1:2速比的反向转动。其它与具体实施方式一、二或四相同。

工作原理

本发明继承了原有主副摇臂式星球车的差动机构，在差速器输出轴两侧各安装本发明的主摇臂长短段张角调节器，即保证了崎岖地形中行驶时车厢俯仰角得到抑制，又实现了多次、主动、可靠进行悬架变形。

本发明两套主摇臂长短段张角调节器各自通过电机1-8经涡轮减速器1-7和谐波减速器1-6驱动行星轮系1-4的太阳轮1-4-9转动，并通过行星轮1-4-6驱动齿圈1-4-7转动，使得长臂输出轴1-1和短臂输出轴1-2绕差速器3的输出轴3-1做特定速比的反向转动。本发明针对主摇臂长短段比例关系，研制了特殊行星轮系，有效保证了悬架折展过程中车厢姿态水平。本发明即可实现火星车两侧悬架的同步变形，又可实现两侧悬架的独立变形。常态工作状态时主摇臂长段臂和主摇臂短段臂夹角θ为157°；悬架折叠至车厢贴地时主摇臂长段臂和主摇臂短段臂夹角θ为225°；车厢升至最大稳定高度时主摇臂长段臂和主摇臂短段臂夹角θ为122°。因此，长臂输出轴和短臂输出轴常态转动角度总和为-35°～+68°。

Claims

1.主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构，其特征在于：它包括差速器(3)、底板(4)和两套主摇臂长短段张角调节器(1)；每套主摇臂长短段张角调节器包括长臂输出轴(1-1)、短臂输出轴(1-2)、输出轴支撑座(1-3)、行星轮系(1-4)、谐波减速器(1-6)、减速机(1-7)和电机(1-8)；差速器(3)布置在两套主摇臂长短段张角调节器的外壳之间，差速器(3)和两套主摇臂长短段张角调节器安装在底板(1)上；差速器(3)的两个输出轴(3-1)分别与对应的减速机(1-7)的端盖(1-7-1)连接，电机(1-8)的输出端与减速机(1-7)的输入端连接，减速机(1-7)的输出端与谐波减速器(1-6)的波发生器(1-6-1)连接，减速机(1-7)的外壳(1-7-5)与谐波减速器(1-6)的刚轮(1-6-3)连接，谐波减速器(1-6)的刚轮与行星轮系(1-4)的行星架(1-4-3)连接，谐波减速器(1-6)的柔轮(1-6-2)与行星轮系(1-4)的输入轴(1-4-1)连接，行星轮系(1-4)的输入轴(1-4-1)与短臂输出轴(1-2)连接，短臂输出轴(1-2)安装在行星轮系(1-4)的太阳轮(1-4-9)上，行星轮系(1-4)的齿圈(1-4-7)与长臂输出轴(1-1)连接，短臂输出轴(1-2)与底板(4)转动连接，谐波减速器(1-6)的刚轮(1-6-3)与底板(4)转动连接。

2.根据权利要求1所述的主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构，其特征在于：减速机(1-7)为蜗轮减速机。

3.根据权利要求1或2所述的主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构，其特征在于：每套主摇臂长短段张角调节器还包括谐波减速器支撑座(1-5)和短臂输出轴支撑座(1-9)，谐波减速器支撑座(1-5)和短臂输出轴支撑座(1-9)安装在底板(1)上，谐波减速器(1-6)转动安装在谐波减速器支撑座(1-5)，短臂输出轴(1-2)转动安装在短臂输出轴支撑座(1-9)。

4.根据权利要求3所述的主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构，其特征在于：差速器(3)的输出轴(3-1)通过第一螺栓(1-7-2)与减速机(1-7)的端盖(1-7-1)可拆卸连接；减速机(1-7)的输出轴(1-7-3)通过键和第二螺栓(1-7-6)与谐波减速器波发生器(1-6-1)连接；减速机的外壳(1-7-5)通过第三螺栓(1-7-4)与谐波减速器(1-6)的刚轮(1-6-3)连接；谐波减速器(1-6)的刚轮(1-6-3)通过第四螺栓(1-4-2)与行星轮系(1-4)的行星架(1-4-3)连接；谐波减速器(1-6)的柔轮(1-6-2)通过第五螺栓(1-6-4)与行星轮系(1-4)的输入轴(1-4-1)连接；行星轮系(1-4)的输入轴(1-4-1)通过第六螺栓(1-4-11)与短臂输出轴(1-2)连接；行星轮系(1-4)的太阳轮(1-4-9)通过第七螺栓(1-4-10)与短臂输出轴(1-2)连接；行星轮系(1-4)的齿圈(1-4-7)通过第八螺栓(1-1-1)与长臂输出轴(1-1)连接。

5.根据权利要求1、2或4所述的主动悬架式火星车主摇臂长短段张角调节机构，其特征在于：它还包括两个主摇臂长段臂(5)和两个主摇臂短段臂(7)；两个长臂输出轴(1-1)分别连接一个主摇臂长段臂(5)，两个短臂输出轴(1-2)分别连接一个主摇臂短段臂(7)。