一种耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，棘爪采用铝基复合材料JAMC01-10，包括作用面部分和安装部分，作用面部分与安装部分垂直连接，作用面部分上沿长度方向上均布有若干通孔，棘爪通过安装部分安装到车轮胎面上。若干棘爪采用平行双列分布分形式设置在车轮胎面上，且车轮胎面左半面上设置的棘爪与右半面上设置的棘爪相互错落设置，车轮胎面左、右半面上设置的棘爪数量相同。其中，若干棘爪中有两个相邻的棘爪上设置有加强结构，且两个设置有加强结构的棘爪相对错落设置。本发明提供的月面巡视器车轮棘爪重量轻、结构简单、耐磨性好，同时通过合理的外形设计及安装布局，通过轮壤作用，增加了车轮牵引性能。
【专利说明】一种耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪
【技术领域】
[0001]本发明涉及月球探测车设计【技术领域】，尤其涉及一种耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪。
[0002]
【背景技术】
[0003]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，一方面作为结构件，承载巡视器整体的质量和生命周期内的各种载荷；另一方面在探测器完成着陆后，在月面上与月壤相互作用，产生巡视器移动所必需的各种行进牵引力、转向力、制动力等，实现了月面巡视器在月球表面的移动。车轮表面的棘爪对车轮在大滑移率下的行驶性能有重要的影响，尤其是在可能存在硬质障碍(如石块)的路面，棘爪可以与岩石表面很好的啮合，提供足够的牵引力，保证车轮的越障性能；在松软路面上，车轮表面的棘爪也可通过排挤月壤增加牵引性能，增加轮壤作用的作用范围。美国、俄罗斯月球车车轮分别是弹性金属轮、刚性筛网轮，这两款车轮的直径都较大、重量高，且车轮棘爪不适合我国月面巡视器使用。针对我国探月任务的实际情况，月面巡视器车轮棘爪必须抓地力强、质量轻，并且具有较高的耐磨性。
[0004]
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中，月面巡视器车轮上的棘爪尺寸过大、质量过重以及承载性能不高的问题，本发明提供了一种耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，安装在月面巡视器的车轮胎面上，所述车轮胎面一圈上均布有若干棘爪，所述棘爪包括作用面部分和与之相连的安装部分，所述作用面部分垂直于所述安装部分，所述棘爪通过所述安装部分安装到所述车轮胎面上；其中，所述作用面部分上沿长度方向上均布有若干通孔。
[0006]较佳地，所述作用面部分上设置有四个通孔，且所述通孔的直径为4mm。
[0007]较佳地，所述若干棘爪采用平行双列分布形式设置在所述车轮胎面上，且所述车轮胎面左半面上设置的棘爪与右半面上设置的棘爪相互错落设置，所述车轮胎面左半面上设置的棘爪数量与右半面上设置的棘爪数量相同。
[0008]较佳地，所述车轮胎面上均布有24个所述棘爪。
[0009]较佳地，所述若干棘爪中有两个相邻的棘爪上设置有加强结构，且两个设置有所述加强结构的棘爪相对错落设置。
[0010]较佳地，所述加强结构采用肋板，所述肋板位于所述作用面部分两侧与所述安装部分垂直连接位置处。
[0011]较佳地，所述加强结构设置在所述棘爪位于所述车轮胎面中间位置的一端上。
[0012]较佳地，所述棘爪采用铝基复合材料JAMC01-10。
[0013]较佳地，所述棘爪的高度为10mm。[0014]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)、本发明提供的月面巡视器车轮棘爪通过材料上的选择以及作用面部分上通孔的设置，使其具有重量轻、结构简单、耐磨性好等特点；
2)、本发明提供的月面巡视器车轮棘爪通过合理的外形设计及安装布局，在作用面上设置通孔，通过轮壤作用增加了车轮牵弓I性能。
[0015]
【专利附图】
【附图说明】
[0016]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为本发明提供的棘爪的正视图；
图2为本发明提供的棘爪的俯视图；
图3为本发明安装有加强结构的棘爪的正视图；
图4为本发明安装有加强结构的棘爪的俯视图；
图5为本发明提供的棘爪安装到车轮胎面上的正视图；
图6为本发明提供的棘爪安装到车轮胎面上的侧视图。
[0017]符号说明:
01-车轮胎面
02-棘爪
1-作用面部分
11-通孔
2-安装部分
21-圆弧凸出部分
22-安装孔
3-加强结构。
[0018]
【具体实施方式】
[0019]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。
[0020]参考图1-6所示，本发明提供了一种耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪包括若干均布安装在月面巡视器的车轮胎面上的棘爪，每个棘爪主要由作用面部分和安装部分；一方面，本发明提供的车轮棘爪与车轮的轮毂连接，用于连接轮毂的轮圈，保证车轮的整体承载性能，同时棘爪自身满足抗弯、抗压的强度要求；另一方面，本发明提供的车轮棘爪可通过排挤月壤增加车轮牵性能，增加轮壤作用的作用范围。
[0021 ] 具体的，月面巡视器的车轮胎面01上均布有若干棘爪02，棘爪02的材料采用铝基复合材料JAMC01-10，主要是利用其轻质、耐磨和强度高等的特点，棘爪02通过可压铸直接成形。其中，棘爪02包括作用面部分I和安装部分2 ;作用面部分I的外形可根据车轮胎面01的形状，以及车轮的质量、结构强度设计和牵引性能要求等多方面的因素决定，此处不作限制；作用面部分I与安装部分2垂直固定连接，且作用面部分I底部与安装部分2的中间部分相连，安装部分2安装到车轮胎面01上的时候，作用面板I与车轮的径向重合；安装部分2的两端均设置有两个弧形凸出部分21，每端的两个弧形凸出部分21关于作用面部分I对称；每个弧形凸出部分21上均设置有安装孔22，棘爪02通过安装孔22并配备铆钉与车轮胎面01下的轮毂固定连接，棘爪01起到连接轮毂轮圈，保证车轮整体承载性能的效果。本发明提供的棘爪02采用作用面部分I和安装部分2的结构形式，提高了自身的抗弯、抗压的强度。
[0022]在本实施例中，作用面部分I上沿其长度方向上设置有若干通孔11，通孔11在保证棘爪02结构强度的条件下有效地减轻了棘爪02的重量，同时又允许月壤在棘爪02之间低速流动，降低车轮在转向运动时的阻力；在本实施例中，优先选择在作用面部分I上设置有四个直径为4_的通孔11，当然通孔11的具体数量和尺寸也可根据具体情况进行设计，此处不作限制。
[0023]在本实施例中，棘爪02的高度设计由可以起作用的轮下土壤范围决定的，这与土壤状态和承载的质量相关。过高的棘爪高度不仅不会增加牵引性能，反而会增加车轮的行驶阻力，同时导致车轮的轮面直径进一步减小，棘爪02抗弯性能下降等不利影响。通过5mm、10mm>20mm高度的棘爪进行对比试验，10mm、20mm高的棘爪比5mm的棘爪车轮驱动效率在20%滑转率下高10% ;因此，在本实施例中棘爪02的设计高度定为10mm，这是因为与5mm相比IOmm高的棘爪的牵引效率高，与20mm相比IOmm高的棘爪的刚度较高。
[0024]在本实施例中，棘爪02在车轮上的安装方式有平行安装、单项倾向安装、八字形安装等。棘爪的倾斜安装会产生倾斜方向的牵引力，即可将牵引力分解为平行于行进方向的行驶力和垂直于行驶方向的侧向力，这对只用差速转向的移动系统是有利的，如前苏联月球车就采用了这种方案，但对于我国月面巡视器具有角轮转向功能的移动系统，车轮不需要通过滑移进行转向，车轮需要以提高行进中的牵引性能为主，棘爪倾斜安装是没有必要的；因此，本发明中棘爪02优先选择采用平行布局方案进行安装，可以减小巡视器移动时对左右摇臂的作用力，提高巡视器移动稳定性。具体的，参考图5-6，若干棘爪02采用平行双列分布形式安装在车轮胎面01上，其中车轮胎面01的左半面设置的棘爪数量与车轮胎面01的右半面之间设置的棘爪数量相同，且车轮胎面01的左半面的棘爪与车轮胎面01的右半面的棘爪互相错落设置。
[0025]在本实施例中，通过棘爪02安装疏密对比试验(例如对安装的棘爪02的数量为9、18、24、30的情况进行试验)，棘爪02安装数量越多驱动效率越高，20%的最佳滑转率出现越早，而沉陷量增长不明显，在满足重量要求的情况下合理的增加棘爪02安装的数量；在本实施例中，优先选择在车轮胎面01上共设置24个棘爪02，车轮胎面01的左右两半面各设置12个。
[0026]在本实施例中，在24个棘爪02中有两个相邻的棘爪上设置有加强结构，用于加强棘爪的承载性能。具体的如图3-4所示，加强结构3采用肋板形式，肋板位于作用面部分I两侧与安装部分2的垂直连接位置处，且加强结构3设置在棘爪位于车轮胎面01中间位置的一端上。月面巡视器在发射过程中，为了满足车轮与着陆器安装和传力等方面的接口要求，对特定位置的棘爪的局部结构需进行强化设计，本发明通过在棘爪01的一端的两侧设置肋板来实现。
[0027]综上所述，本提供了 一种耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，棘爪采用铝基复合材料JAMC01-10，包括作用面部分和安装部分，作用面部分与安装部分垂直连接，作用面部分上沿长度方向上均布有若干通孔，棘爪通过安装部分安装到车轮胎面上。若干棘爪采用平行双列分布分形式设置在车轮胎面上，且车轮胎面左半面上设置的棘爪与右半面上设置的棘爪相互错落设置，车轮胎面左、右半面上设置的棘爪数量相同。其中，若干棘爪中有两个相邻的棘爪上设置有加强结构，且两个设置有加强结构的棘爪相对错落设置。本发明提供的月面巡视器车轮棘爪重量轻、结构简单、耐磨性好，同时通过合理的外形设计及安装布局，通过轮壤作用，增加了车轮牵弓I性能。
[0028]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。
【权利要求】
1.一种耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，安装在月面巡视器的车轮胎面上，其特征在于，所述车轮胎面一圈上均布有若干棘爪，所述棘爪包括作用面部分和与之相连的安装部分，所述作用面部分垂直于所述安装部分，所述棘爪通过所述安装部分安装到所述车轮胎面上；其中，所述作用面部分上沿长度方向上均布有若干通孔。
2.根据权利要求1所述的耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，其特征在于，所述作用面部分上设置有四个通孔，且所述通孔的直径为4mm。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，其特征在于，所述若干棘爪采用平行双列分布形式设置在所述车轮胎面上，且所述车轮胎面左半面上设置的棘爪与右半面上设置的棘爪相互错落设置，所述车轮胎面左半面上设置的棘爪数量与右半面上设置的棘爪数量相同。
4.根据权利要求3所述的耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，其特征在于，所述车轮胎面上均布有24个所述棘爪。
5.根据权利要求3所述的耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，其特征在于，所述若干棘爪中有两个相邻的棘爪上设置有加强结构，且两个设置有所述加强结构的棘爪相对错落设置。
6.根据权利要求5所述的耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，其特征在于，所述加强结构采用肋板，所述肋板位于所述作用面部分两侧与所述安装部分垂直连接位置处。
7.根据权利要求6所述的耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，其特征在于，所述加强结构设置在所述棘爪位于所述车轮胎面中间位置的一端上。
8.根据权利要求1或5所述的耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，其特征在于，所述棘爪采用铝基复合材料JAMCO1-10。
9.根据权利要求1或5所述的耐磨与高抓地力的月面巡视器车轮棘爪，其特征在于，所述棘爪的高度为10mm。
【文档编号】B60B15/02GK104002615SQ201410202423
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】唐平, 刘殿富, 胡震宇, 施飞舟, 丁亮亮, 杨晓青, 吕扬名 申请人:上海宇航系统工程研究所