一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，包括同軸設(shè)置的中間輪圈、左輪圈和右輪圈，左輪圈和右輪圈的直徑相等并小于中間輪圈的直徑；中間輪圈的內(nèi)圈上均布有若干輻條，輻條與一輪輻相連，輪輻與中間輪圈同軸設(shè)置，車輪輪轂通過(guò)輪輻安裝到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；左輪圈和右輪圈分別通過(guò)若干加強(qiáng)筋對(duì)稱設(shè)置在中間輪圈的左、右兩側(cè)上，加強(qiáng)筋一端連接左輪圈或右輪圈，另一端連接到輻條上，輻條采用矩形空心梁結(jié)構(gòu)。其中，中間輪圈、左輪圈、右輪圈、輻條、輪輻和加強(qiáng)筋一體成型，采用2A14鋁合金制作而成，車輪輪轂上還設(shè)置有若干減重孔。本發(fā)明提供的車輪輪轂在滿足月面巡視器工作要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、質(zhì)量更輕以及結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及月球探測(cè)車設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]月面巡視器是國(guó)家探月工程重要項(xiàng)目，車輪是月面巡視器的關(guān)鍵部件，實(shí)現(xiàn)了月面巡視器在月球表面的移動(dòng)，為月球探測(cè)平臺(tái)的建設(shè)拓寬了范圍，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)式探測(cè)的目標(biāo)。目前，月面巡視器車輪主要有錐形輪、彈性輪、充氣輪等構(gòu)型，各類構(gòu)型車輪體積較大、質(zhì)量重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)運(yùn)載能力要求高，主要原因是車輪輪轂的設(shè)計(jì)復(fù)雜、體積大、質(zhì)量重造成的。美國(guó)、俄羅斯登月車車輪分別是彈性金屬輪、剛性篩網(wǎng)輪，這兩款車輪輪轂的直徑都較大、重量高，不適合我國(guó)探月車使用。針對(duì)我國(guó)探月任務(wù)的實(shí)際情況，我國(guó)的月球探測(cè)車的尺寸以及重量相對(duì)較小，因此月面巡視器車輪輪轂必須體積小、質(zhì)量輕，并且具有較高的承載強(qiáng)度要求。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中車輪輪轂體積過(guò)大、質(zhì)量過(guò)重以及承載強(qiáng)度低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，滿足發(fā)射過(guò)程和著陸過(guò)程中的承載要求，以及滿足行駛過(guò)程中的載荷要求，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的減重設(shè)計(jì)。
[0006]本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，該車輪輪轂與車輪上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，所述車輪輪轂包括同軸設(shè)置的中間輪圈、左輪圈和右輪圈，所述左輪圈和所述右輪圈分別通過(guò)若干加強(qiáng)筋對(duì)稱設(shè)置在所述中間輪圈的左、右兩側(cè)；所述中間輪圈的內(nèi)圈上均布有若干輻條，所述輻條與一輪輻相連，所述輪輻與所述中間輪圈同軸設(shè)置，所述車輪輪轂通過(guò)所述輪輻安裝到所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
[0007]較佳地，所述中間輪圈、左輪圈、右輪圈、輻條、輪輻和加強(qiáng)筋一體成型。
[0008]較佳地，所述左輪圈的直徑與所述右輪圈的直徑相等，且所述中間輪圈的直徑大于所述左輪圈和所述右輪圈的直徑.較佳地，所述輪輻位于所述中間輪圈與所述左輪圈或所述右輪圈之間。
[0009]較佳地，所述加強(qiáng)筋的一端與所述左輪圈或右輪圈相連，所述加強(qiáng)筋的另一端連接到所述輻條上，同一所述輻條上設(shè)置的用于分別連接所述左輪圈和所述右輪圈的兩所述加強(qiáng)筋呈“人”字形。
[0010]較佳地，所述輻條與所述中間輪圈和所述輪輻的連接處以及所述加強(qiáng)筋與所述左輪圈、右輪圈和輻條的連接處進(jìn)行圓角光滑過(guò)渡。
[0011 ] 較佳地，所述輻條采用矩形空心梁結(jié)構(gòu)。
[0012]較佳地，所述車輪輪轂上設(shè)置有若干減重孔。[0013]較佳地，所述車輪輪轂采用2A14鋁合金制作而成。
[0014]本由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為:
1)本發(fā)明通過(guò)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呈一鏤空形，對(duì)車輪輪轂材料上的選擇，以及減重孔的設(shè)計(jì)，達(dá)到大幅減輕車輪輪轂重量的效果；
2)本發(fā)明通過(guò)對(duì)中間輪圈與輪輻之間的加強(qiáng)設(shè)計(jì)，以及中間輪圈與左、右輪圈尺寸上的設(shè)計(jì)，使得該車輪輪轂滿足月面巡視器在發(fā)射和著陸過(guò)程中的承載要求；
3)本發(fā)明通過(guò)左輪圈和右輪圈與中間輪圈之間合理的強(qiáng)度連接設(shè)計(jì)，提高了車輪輪轂的抗壓和抗彎能力，滿足了月面巡視器在月面行駛過(guò)程中的載荷要求。
[0015]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]結(jié)合附圖，通過(guò)下文的述詳細(xì)說(shuō)明，可更清楚地理解本的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
圖1為本發(fā)明的車輪輪轂的結(jié)構(gòu)示意圖一；
圖2為本發(fā)明的車輪輪轂的結(jié)構(gòu)示意圖二；
圖3為本發(fā)明提供的車輪輪轂與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為月面巡視器車輪的側(cè)面輪廓圖。
[0017]符號(hào)說(shuō)明:
1-中間輪圈
2-左輪圈
3-右輪圈
4-輻條
5-輪輻
6-加強(qiáng)筋
7、8_減重孔
9-行進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
10-轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0018]【具體實(shí)施方式】
[0019]參見(jiàn)示出本實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本。然而，本可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見(jiàn)，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對(duì)尺寸。
[0020]參考圖1-4所示，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，與車輪上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，該車輪輪轂由三道同軸設(shè)置的輪圈組成，對(duì)三道輪圈中的中間輪圈進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)，滿足發(fā)射過(guò)程和著陸過(guò)程中的承載要求，對(duì)兩個(gè)側(cè)邊輪圈設(shè)計(jì)合理的強(qiáng)度，滿足在月面行駛過(guò)程中的載荷要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的減重設(shè)計(jì)。
[0021]具體的，本發(fā)明提供的車輪輪轂包括中間輪圈1、左輪轂2和右輪轂3，中間輪圈1、左輪轂2和右輪轂3同軸設(shè)置，左輪轂2和右輪轂3對(duì)稱設(shè)置在中間輪圈I的兩側(cè)，，中間輪圈I為月面巡視車在發(fā)射過(guò)程中壓緊力的主要承載部分。其中，中間輪圈I的內(nèi)圈面上均布有六根輻條4，輻條4 一端連接中間輪圈1，另一端連接輪輻5，輪輻5與中間輪圈I同軸設(shè)置，整個(gè)車輪輪轂通過(guò)輪輻與車輪的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在一起；輻條4的兩端與中間輪圈I和輪輻5的連接處進(jìn)行圓角光滑過(guò)度，避免出現(xiàn)應(yīng)力集中；輻條4采用矩形空心梁結(jié)構(gòu)，在保證其承載力的同時(shí)，減輕一定重量；輻條4的具體設(shè)置數(shù)目，也可為六根左右，此處不作限制，可根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。在本實(shí)施例中，輪輻5偏向中間輪圈I的一側(cè)，位于中間輪圈I與左輪轂2或右輪轂3之間，以滿足輪胎內(nèi)安裝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的需求，從而保證了月面巡視器驅(qū)動(dòng)輪系結(jié)構(gòu)的緊湊性；現(xiàn)就輪輻4位于中間輪圈I與左輪圈2之間為例，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，如圖3所示，輪輻5的左側(cè)可安裝行進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9，且使得行進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9位于中間輪圈I與左輪圈2之間的空間內(nèi)；輪輻5的右側(cè)較大空間可安裝轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10，且轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10位于中間輪圈I與右輪圈3之間的空間內(nèi)，從而保證了月面巡視器輪系結(jié)構(gòu)的緊湊性。中間輪圈I與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的連接方式，有效地提高了車輪輪轂的承載載荷，能夠滿足車輪輪轂在發(fā)射和著陸過(guò)程中的承載要求。
[0022]在本實(shí)施例中，左輪圈2和右輪圈3分別通過(guò)若干等強(qiáng)度的加強(qiáng)筋與中間輪圈I相連。具體的，以左輪圈2與中間輪圈I之間的連接為例進(jìn)行說(shuō)明，加強(qiáng)筋6的數(shù)目與輻條4的數(shù)目相同，且設(shè)置位置一一對(duì)應(yīng)；加強(qiáng)筋6的一端連接到左輪圈2與中間輪圈I相對(duì)的側(cè)面上，加強(qiáng)筋6的另一端連接到輻條4上，且加強(qiáng)筋6在左輪圈2和中間輪圈I所在平面上的投影均指向其各自的圓心；另外加強(qiáng)筋6的兩端分別與左輪圈2和輻條4的連接處進(jìn)行圓角光滑過(guò)度，以避免出現(xiàn)應(yīng)力集中。右輪圈3與中間輪圈I之間的方式參考以上描述，此處不再贅述，左輪圈2和右輪圈3與中間輪圈I通過(guò)加強(qiáng)筋6連接好后，同一輻條4上用于分別連接左輪圈I和右輪圈2的兩加強(qiáng)筋呈“人”字形。左輪圈2和右輪圈3與中間輪圈I之間的連接結(jié)構(gòu)形式，具有提高車輪輪轂的抗壓和抗彎能力的效果，且有效提高了車輪輪轂的承載性能。
[0023]在本實(shí)施例中，左輪圈2和右輪圈3的直徑相等，左輪圈2和右輪圈3的直徑小于中間輪圈I的直徑，從而使得車輪的胎面呈一鼓形，如圖4所示，其中該鼓形胎面的弧度可設(shè)計(jì)為R300mm，當(dāng)然也可根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)為其他尺寸，此處不作限制。本發(fā)明提供的車路輪轂通過(guò)對(duì)三個(gè)輪圈的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)使得月面巡視器車輪的胎面呈鼓形，使得月面巡視器在硬質(zhì)月壤上輪圈只有胎面中部接觸月面，可以減小滾動(dòng)阻力；在松散的月壤上由于車輪中間部分下方月壤的壓實(shí)和變形，車輪周邊表面會(huì)參與形成車轍，增強(qiáng)附著力；在單邊越障時(shí)，車輪傾斜，一定的圓弧可以保證車輪與月面之間仍有一定的接觸面積，從而保證了車輪的行駛性能。
[0024]在本實(shí)施例中，車輪輪轂采用整體金屬結(jié)構(gòu)一體成型的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即各組成部分中間輪圈1、左輪圈2、右輪圈3、輻條4、輪輻5和加強(qiáng)筋6整體加工出來(lái)，從而保證車輪結(jié)構(gòu)的緊湊性，進(jìn)而提高了車輪輪轂的承載性能。該車輪輪轂在材料的選擇上，優(yōu)先選用了比強(qiáng)度高、加工性能好的金屬材料，以減輕車輪結(jié)構(gòu)質(zhì)量，并改善車輪輪轂的加工性能；車輪在月面上周期性地出入陰影區(qū)，形成長(zhǎng)期的高溫與低溫交替變化的環(huán)境；在本實(shí)施例中，車輪輪轂的材料主要選用2A14鋁合金，在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)性能穩(wěn)定，能夠滿足車輪的剛度與強(qiáng)度要求，同時(shí)車輪輪轂在高低溫下的熱變性不影響車輪的承載與行駛性能。[0025]在本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步的減輕車輪輪轂的重量，在保證車輪輪轂強(qiáng)度的同時(shí)，設(shè)計(jì)合理的減重孔；如圖2中所示，在加強(qiáng)筋6上設(shè)計(jì)了減重孔5與減重孔6，大幅度減輕了車輪輪轂的重量，以降低月面巡視器車輪的整體質(zhì)量。
[0026]本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，通過(guò)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呈一鏤空形，對(duì)車輪輪轂材料上的選擇，以及減重孔的設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)大幅減輕車輪輪轂重量的效果。本發(fā)明通過(guò)對(duì)中間輪圈與輪輻之間的加強(qiáng)設(shè)計(jì)，以及中間輪圈尺寸上的設(shè)計(jì)，使得該車輪輪轂滿足月面巡視器在發(fā)射和著陸過(guò)程中的承載要求；由于月面巡視器在發(fā)射和著陸過(guò)程中其受到的壓緊力方向指向圓心，本發(fā)明提供的車輪輪轂是由中間輪圈來(lái)承載壓緊力，中間輪圈的加強(qiáng)設(shè)計(jì)因此起到提高車輪承載性能的效果。另外，本發(fā)明通過(guò)左輪圈2和右輪圈3與中間輪圈I之間的合理的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，提高了車輪輪轂的抗壓和抗彎能力，滿足了月面巡視器在月面行駛過(guò)程中的載荷要求。
[0027]綜上所述，本提供了一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，包括同軸設(shè)置的中間輪圈、左輪圈和右輪圈，左輪圈和右輪圈的直徑相等并小于中間輪圈的直徑；中間輪圈的內(nèi)圈上均布有若干輻條，輻條與一輪輻相連，輪輻與中間輪圈同軸設(shè)置，車輪輪轂通過(guò)輪輻安裝到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上；左輪圈和右輪圈分別通過(guò)若干加強(qiáng)筋對(duì)稱設(shè)置在中間輪圈的左、右兩側(cè)上，加強(qiáng)筋一端連接左輪圈或右輪圈，另一端連接到輻條上，輻條采用矩形空心梁結(jié)構(gòu)。其中，中間輪圈、左輪圈、右輪圈、輻條、輪輻和加強(qiáng)筋一體成型，且采用2A14鋁合金制作而成，車輪輪轂上還設(shè)置有若干減重孔。本發(fā)明提供的車輪輪轂在滿足月面巡視器工作要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、質(zhì)量更輕以及結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。
[0028]本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)理解，本可以以許多其他具體形式實(shí)現(xiàn)而不脫離本的精神或范圍。盡管也已描述了本的實(shí)施例，應(yīng)理解本不應(yīng)限制為這些實(shí)施例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可如所附權(quán)利要求書界定的本精神和范圍之內(nèi)作出變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，該車輪輪轂與車輪上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，其特征在于，所述車輪輪轂包括同軸設(shè)置的中間輪圈、左輪圈和右輪圈，所述左輪圈和所述右輪圈分別通過(guò)若干加強(qiáng)筋對(duì)稱設(shè)置在所述中間輪圈的左、右兩側(cè)；所述中間輪圈的內(nèi)圈上均布有若干輻條，所述輻條與一輪輻相連，所述輪輻與所述中間輪圈同軸設(shè)置，所述車輪輪轂通過(guò)所述輪輻安裝到所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，其特征在于，所述中間輪圈、左輪圈、右輪圈、輻條、輪輻和加強(qiáng)筋一體成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，其特征在于，所述左輪圈的直徑與所述右輪圈的直徑相等，且所述中間輪圈的直徑大于所述左輪圈和所述右輪圈的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，其特征在于，所述輪輻位于所述中間輪圈與所述左輪圈或所述右輪圈之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，其特征在于，所述加強(qiáng)筋的一端與所述左輪圈或右輪圈相連，所述加強(qiáng)筋的另一端連接到所述輻條上，同一所述輻條上設(shè)置的用于分別連接所述左輪圈和所述右輪圈的兩所述加強(qiáng)筋呈“人”字形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，其特征在于，所述輻條與所述中間輪圈和所述輪輻的連接處以及所述加強(qiáng)筋與所述左輪圈、右輪圈和輻條的連接處進(jìn)行圓角光滑過(guò)渡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，其特征在于，所述輻條采用矩形空心梁結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，其特征在于，所述車輪輪轂上設(shè)置有若干減重孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度一體化輕質(zhì)的月面巡視器車輪輪轂，其特征在于，所述車輪輪轂采用2A14鋁合金制作而成。
【文檔編號(hào)】B60B27/00GK103963564SQ201410202363
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】張玉花, 丁亮亮, 梁維奎, 丁同才, 姬鳴, 史敏輝, 雷亞彤 申請(qǐng)人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所