一种金属弹性车轮的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种金属弹性车轮，是由数个轮片和轮毂组成，数个轮片分别通过连接件铆接在轮毂上；本发明巧妙的利用圆与椭圆的转化过程，在轻载时两支撑互不影响，当有突然大的载荷作用时，第一连接弧片和第二连接弧片共同作用，提供更多的支撑力，提高车轮的承载能力。本发明结构简单，安全可靠，利用圆与椭圆之间的相互变化来设计车轮的弹性轮辐结构，很好的利用了轮辐的变形来达到缓冲减振的目的；采用两连接弧相对布置的结构，很好的保证了车轮在受到大载荷时有更好的承载能力，避免车轮过载损坏；车轮采用分片式结构，保证了车轮拥有足够的变形来达到缓冲减振的目的。
【专利说明】
一种金属弹性车轮
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种探测车车轮，特别涉及一种金属弹性车轮。
【背景技术】
[0002]目前，我国对于火星的探索还处在初级阶段，而由于火星表面特殊的形貌特征(表面覆盖一层风化层，且有大量岩石存在)，而在其表面执行探测任务的探测车又需要保证有良好的平顺性和稳定性，随着我国对火星探测的不断推进，一款能很好适应火星表面，并能顺利完成探测任务的探测车车轮对于火星探测来说，是很有必要的。现有登陆火星的探测车车轮，大多为刚性轮或半刚性轮，结构复杂，缓冲减振能力差，很难适应火星表面的特殊地貌。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要解决上述已登陆火星的探测车车轮，大多为刚性轮或半刚性轮，结构复杂，缓冲减振能力差，很难适应火星表面的特殊地貌等问题，而提供一种金属弹性车轮。
[0004]本发明是由数个轮片和轮毂组成，数个轮片分别通过连接件铆接在轮毂上；
[0005]轮片包括弹性轮辐和柔性轮面，柔性轮面固定粘接在弹性轮辐上，柔性轮面上具有数个W型轮刺；
[0006]弹性轮辐包括触底板、第一连接弧片、第二连接弧片和轮毂连接板，第一连接弧片和第二连接弧片两端分别固定焊接在触底板与轮毂连接板上；
[0007]轮片的数量为十二，相邻轮片之间的角度为1°;
[0008]轮毂为圆柱状结构，轮毂上具有数个通孔；
[0009]轮毂的材质为6082T6铝合金，弹性轮辐的材质为65Mn弹簧钢，柔性轮面的材质为合成橡胶。
[0010]本发明的工作原理和过程:
[0011]本发明巧妙的利用圆与椭圆的转化过程，在低承载作用下，第一连接弧片和第二连接弧片变形，很好的实现了缓冲的作用;在大载荷作用时，第一连接弧片和第二连接弧片互相接触，提供相互作用力，可保证车轮此时有更大的承载力，避免车轮过载损坏；
[0012]通过计算，由本发明的圆转化到椭圆的过程中，圆的径向变动与椭圆的轴向变动的比是恒定的，与圆的大小无关，圆弧变形后成为椭圆形，但其周长不变，即:23^ = 2此+4(a-b)，假定半圆弧在竖直方向上的变形量为X，即椭圆的短轴b方向，水平方向上的变形量为y，即椭圆的长轴a方向，则:a = r+y;b = r_x/2，通过计算可以得出:x/y = 4/l.14，圆弧的直径对x，y的变形关系没有影响；
[0013]性能分析:由于本设计采用的是分片式结构，有十二片轮片组合成车轮结构，每一片在结构上是完全相同的，因此，为说明弹性轮辐的承载效果，选取0.5mm厚的弹性轮辐进行单弹性轮辐承压特性仿真分析，在有限元软件ABAQUS中建立模型。通过从有限元分析可以看出，I)在低承载作用下，通过两连接弧的变形，可以很好的实现缓冲的作用；2)在载荷达到120N左右时，两连接弧互相接触，提供相互作用力，可保证车轮此时有更大的承载力，避免车轮过载损坏。
[0014]本发明的有益效果:
[0015]本发明结构简单，安全可靠，利用圆与椭圆之间的相互变化来设计车轮的弹性轮辐结构，很好的利用了轮辐的变形来达到缓冲减振的目的;采用两连接弧相对布置的结构，很好的保证了车轮在受到大载荷时有更好的承载能力，避免车轮过载损坏;车轮采用分片式结构，保证了车轮拥有足够的变形来达到缓冲减振的目的。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图。
[0017]图2是本发明轮片的结构示意图。
[0018]图3是本发明弹性轮辐截面示意图。
[0019]图4是本发明圆一椭圆的变化示意图。
[0020]图5是本发明弹性轮辐的结构示意图。
[0021 ]图6是本发明轮毂的结构示意图。
[0022]图7是本发明轮毂的有限元模型示意图。
[0023]图8是本发明40N作用下的变形示意图。
[0024]图9是本发明80N作用下的变形示意图。
[0025]图10是本发明120N作用下的变形结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]请参阅图1、图2、图5和图6所示，本发明是由数个轮片I和轮毂2组成，数个轮片I分别通过连接件3铆接在轮毂2上；
[0027]轮片I包括弹性轮辐11和柔性轮面12，柔性轮面12固定设置在弹性轮辐11上，柔性轮面12上具有数个W型轮刺13 ；
[0028]弹性轮辐11包括触底板111、第一连接弧片112、第二连接弧片113和轮毂连接板114，第一连接弧片112和第二连接弧片113两端分别固定焊接在触底板111与轮毂连接板114 上；
[0029]轮片I的数量为十二，相邻轮片I之间的角度为1°;
[0030]轮毂2为圆柱状结构，轮毂2上具有数个通孔21;
[0031]轮毂2的材质为6082T6铝合金，弹性轮辐11的材质为65Mn弹簧钢，柔性轮面12的材质为合成橡胶。
[0032]本发明的工作原理和过程:
[0033]请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，本发明巧妙的利用圆与椭圆的转化过程，在低承载作用下，第一连接弧片112和第二连接弧片113变形，很好的实现了缓冲的作用;在大载荷作用时，第一连接弧片112和第二连接弧片113互相接触，提供相互作用力，可保证车轮此时有更大的承载力，避免车轮过载损坏；
[0034]通过计算，由本发明的圆转化到椭圆的过程中，圆的径向变动与椭圆的轴向变动的比是恒定的，与圆的大小无关，圆弧变形后成为椭圆形，但其周长不变，即:23^ = 2^+4(a-b)，假定半圆弧在竖直方向上的变形量为X，即椭圆的短轴b方向，水平方向上的变形量为y，即椭圆的长轴a方向，则:a = r+y;b = r_x/2，通过计算可以得出:x/y = 4/l.14，圆弧的直径对x，y的变形关系没有影响；
[0035]性能分析:由于本设计采用的是分片式结构，有十二片轮片I组合成车轮结构，每一片在结构上是完全相同的，因此，为说明弹性轮辐11的承载效果，选取0.5mm厚的弹性轮辐11进行单弹性轮辐11承压特性仿真分析，在有限元软件ABAQUS中建立模型。通过从有限元分析可以看出，I)在低承载作用下，通过两连接弧的变形，可以很好的实现缓冲的作用；2)在载荷达到120N左右时，两连接弧互相接触，提供互作用力，可保证车轮此时有更大的承载力，避免车轮过载损坏。
【主权项】
1.一种金属弹性车轮，其特征在于:是由数个轮片(I)和轮毂(2)组成，数个轮片(I)分别通过连接件(3)铆接在轮毂(2)上； 轮片(I)包括弹性轮辐(11)和柔性轮面(12)，柔性轮面(12)粘贴在弹性轮辐(11)上，柔性轮面(12)上具有数个W型轮刺(13); 弹性轮辐(11)包括触底板(111)、第一连接弧片(112)、第二连接弧片(113)和轮毂连接板(114)，第一连接弧片(112)和第二连接弧片(113)两端分别固定焊接在触底板(111)与轮毂连接板(114)上； 所述轮毂(2)为圆柱状结构，轮毂(2)上具有数个通孔(21); 所述轮片(I)的数量为十二，相邻轮片(I)之间的角度为1°。2.根据权利要求1所述的一种金属弹性车轮，其特征在于:所述轮毂(2)的材质为6082T6铝合金，弹性轮辐(11)的材质为65Mn弹簧钢，柔性轮面(12)的材质为合成橡胶。
【文档编号】B60B9/26GK106004224SQ201610496108
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】邹猛, 周涛, 宗魏, 肖杰, 闫云鹏, 宋家锋, 吴雪娇, 李建桥
【申请人】吉林大学