月球车车体差动平衡机构的设计及分析

车体平衡机构是月球车移动系统的重要组成部分,起到减小主车体所受地形扰动,并协调移动系统悬架及车轮的运动和受力的作用。本文对基于锥齿轮差动轮系的月球车车体差动平衡机构在地球环境下的原理样机的设计、分析及应用进行了系统的研究。 本文根据整车的性能要求确定了差动平衡机构的总体结构形式,以汽车驱动桥差速器及半轴的设计方法为参考,对差动平衡机构的原理样机进行了完整的结构设计;对核心的差动轮系部分进行了优化,得出了既能满足功能要求又可以有效减小机构质量的较合理的参数;在摇臂轴中使用了类似汽车驱动桥半轴的浮式结构,使摇臂轴所受弯矩大大降低,从而改善摇臂轴和差动轮系的力学性能。 然后,对所设计的差动平衡机构进行了静力学研究,得出了两侧摇臂间的转矩影响特性,详细分析了主要构件的受载情况,并利用ANSYS软件对相关构件的变形进行了计算,验证了结构设计的结果。 最后,综合考虑了轮齿啮合刚度、摇臂轴扭转柔性及齿轮传动回差对差动平衡机构的影响,建立了能够比较完整地反映该机构动态特性的虚拟样机模型;在ADAMS软件环境下,对差动平衡机构的虚拟样机模型进行了动态仿真,得出了能反映该机构动态特性的关系曲线,并确定了其固有频率,为该机构的改进及其在月球车上的实际应用提供了参考依据。