一種輪履復合式變體輪的設計與分析.pdf

1、復雜多變的非結構性環(huán)境使得全地形移動底盤越來越受到各國研究機構的重視，它對于提高車輛和移動機器人的機動性及通過性具有重要的研究和應用價值。輪履復合式變體輪由可重構履帶、伸展機構、傳動機構以及驅動機構組成，通過內部伸展機構改變車輪的形狀實現(xiàn)在“圓形”和“三角形”之間的變換，從而改善移動底盤的運動性能，使其在良好路面行駛時，與輪式底盤一樣可快速通行，節(jié)省通行時間;遇到灘涂、溝壑、冰雪等不良路面時變體為“類三角形”的履帶式底盤，通過障礙后又可

2、變回輪式底盤繼續(xù)運行。具有結構緊湊、地形適應能力強、運行效率高的優(yōu)點。
　　首先，分析了國內外有關輪式、履帶式、組合式和變體式行走機構各自的優(yōu)缺點以及它們的適用環(huán)境和場合，并結合現(xiàn)實需要，提出了變體輪的設計思路。詳細分析了變體輪關鍵零部件的工作原理和設計方案，主要包括:輪體變形原理和方案;可重構履帶形狀、結構、伸展率以及材料構成;傳動機構的結構和動力傳動方案分析;伸展機構伸展與收縮的運動曲線規(guī)劃、驅動方案對比以及液壓缸選型、強度校

3、核、液壓回路的構建與控制。
　　然后，提出了變體輪的設計要點，對變體輪的機械結構進行詳細設計，利用SolidWorks繪圖軟件建立其三維模型，并進行質量估算，干涉檢查等。利用ANSYS有限元仿真軟件分析變體輪的履帶節(jié)、伸展機構、鋼板片彈簧等關鍵零部件的應力應變，進行強度校核，優(yōu)化其結構和尺寸，并生成工程圖紙進行樣機試制。
　　最后，通過INSTRON力學試驗機對加工完畢的變體輪的履帶節(jié)、鋼板片彈簧等關鍵零部件進行獨立加載試驗

4、;對裝配好的單個變體輪進行伸展機構的運動軌跡以及可重構橡膠履帶伸展率繪制和測量;將組裝好的變體輪裝于ATV四驅越野車進行聯(lián)機調試，測試輪履復合式變體輪“圓形”時最高運動速度以及展開為“三角形”時的越障能力。試驗結果:履帶節(jié)、鋼板片彈簧滿足強度要求;車輪“圓形”時速25km/h，超出后“甩帶”;“三角形”時爬坡28°，攀爬凸臺高度180mm，跨域溝壑寬度400mm。
　　結論:輪履復合式變體輪可以順利伸展和收回，并在兩種狀態(tài)下正常運