月球车模型机构创新设计.docx

第一章 概述
探月工程概述
1958—1976 年：美国与前苏联一共发射了 83个无人月球探测器。1969年 ：“阿 波罗 11 号”实现了人类登月之梦，在月球探测中取得最辉煌成果。这一年，先后有 12 名宇航员踏上月球，并向地面带回4放入指定基地区（D点）。
第二章 月球车原理方案的构思和拟定
月球车原理方案的构思
根据月球车的设计目标和要求，首先要完成的动作是携带红旗翻越障碍: 这一动作中主要有两部分：1. 携带红旗；2. 翻越障碍。第一部分需要一个机械 手装置，第二部分需要一个行走机构。机械手要有一定的抓紧力，灵活动作。行走机 构完成的动作包括能越过障碍和准确地到达场地指定地点，这里要考虑行走的转向和 定位等问题。
第二个动作是将红旗插在指定地点（C点）的旗桩上并站立，这里对月球车要求 与第一个动作相似。
第三个动作是拾取蓝色木块并将其翻转使红色面朝上放入指定基地区（D点）。 这里就比较复杂了，拾取蓝色木块，可以和携带红旗共用一个机械手，但考虑抓取的 物品是不同的直径的，就需要对机械手有更高的要求，机械手就要有足够的张合度， 抓紧力也要加强。因为是在一堆不同的木块中抓取指定的蓝色木块，为了提高效率， 机械手要有定位装置。同时，抓取木块后还要将木块翻转使红色的一面朝上，放入指 定的位置，这要求有提升机构和翻转机构，翻转又要求刚好是180度，因此翻转机构 中需要辅助的装置。
综合考虑，经过研究，设计的月球车应该实现以下功能：月球车行走，越障，夹 持（松开）不同直径物品（旗帜、木块）并翻转木块，放入指定点。
月球车原理方案的拟定
行走机构的设计
首先想到的是像汽车那样的轮子式的，但那是只适合在平地行使，翻越障碍能力 较差，后又想到了机械腿，但结构复杂。最后采用了履带式，因为这个结构简单，容 易达到设计要求。履带可以使同侧的轮子同时运动，就像坦克那样子，同时采用履带 式容易实现转向，转向半径小，且控制易实现。
1. 履带，，，，,，， 图 2-2 行走机构
如图 2-2 是月球车的行走机构，由于用的是减速电机，所以不用再装减速齿轮箱 了，进而减轻了车子的重量，改善了车子内部机构。两个减速电机安装在底板的前端, 由电机直接驱动后轮。两个电机同时通电使其正转，可以使车子笔直前进，当只有一 侧电机通电时，车子可以实现转向，也可以使一个电机正转另一个反转来实现转向功 能。由于这两只电机是同一规格的，所以前进时比较平稳，转向较为容易。
1）前轮：
，然后通过螺栓把固定轴 6 与连接 轴 1 相固定。为了保证履带在前进中不至于往车轮两边滑出，就在前后轮两边增加挡 圈，。
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1. 旋转轴；；； ；；
图 2-3 前轮机构
从图 2-3 中可以看到连接轴 1 与固定轴 6 之间是通过螺栓螺母连接的，所以能够 保证后轮轴的轴向与径向的固定，连接轴 1 与轴承 3 配合（轴承内径与连接轴有孔端 是过盈配合）可稳定传递扭矩，使行走系统工作可靠。
2）后轮：
从下图 2-4 中可以看出后轮 8 与连接轴 6 之间通过四个螺栓固定，连接轴 6 的一 端装入箱体内，由于连接轴 6 的设计主要是为了防止后轮在前进中往外的轴向偏移（右 端有长为 3mm 直径为 16mm 的靠肩），如果它与内径为 16mm 的轴承配合则其外径必然 无法保证箱体的尺寸，所以最后只能使整个连接轴 6 与箱体之间都成间隙配合且配合 表面的光洁度应较高，电机的转动轴与连接轴 1 之间通过两个螺钉坚固。为了保证前 进中的稳定性但转速又不能太慢，所以后轮减速电机的转速大致定在 30rad/min 左右。
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图 2-4 后轮驱动机构
3）辅助轮：
在一般的履带传动机械中如坦克在前后轮之间会有辅助轮，在此设计中，由于车 身长 230mm 为了保证车子在越障碍时履带中间不会弯曲卡在圆管的最大直径处和加强 车子的稳定性,采取在小车的中间处增加一个辅助轮。
整个行走机构结构紧凑、安装精度高、运行可靠。能达到设计要求，行走平稳 转向灵活，顺利完成行走、越障等动作。
越障框选机构设计
1）越障：下图为小车越障的整体机构
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2-5 越障整体机构
越障是小车前进过程中第一要碰到的问题 ,我们在这儿主要采用辅助抬升机构将 小车两前