專利名稱：一種星球車車輪測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種星球車車輪測試裝置，屬于車輪測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
星球車車輪與模擬星壤間相互作用的力學(xué)特性分析是進行星球車車輪乃至整車運動性能分析與測試的基礎(chǔ)。首先在地球環(huán)境下，研究探測車的車輪在模擬星壤上運動的力學(xué)特性，然后再對比預(yù)測或仿真分析該車輪在星球土壤上的運動性能。在地面環(huán)境下，車輪與土壤作用的力學(xué)特性分析將涉及土壤的力學(xué)特性及車輪與土壤間相互作用的力學(xué)模型。為了獲知車輪與土壤作用的力學(xué)特性、驗證建立的車輪力學(xué)模型的有效性，并為建立較真實的車輪運動仿真環(huán)境提供試驗數(shù)據(jù)，需要使用車輪力學(xué)特性模擬系統(tǒng)模擬車輪在土壤上運動的力學(xué)特性。目前已公開的文獻資料中，均是針對小輪徑星球車車輪設(shè)計的實驗平臺，輪壓的大小靠配重塊來進行調(diào)節(jié)，當對大輪徑的星球車車輪進行實驗時，相對質(zhì)量較大，若再添加配重塊來調(diào)節(jié)會造成系統(tǒng)慣量過大，車輪的啟動和停止需要較長的軌道和時間，現(xiàn)階段很難實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有星球車車輪測試裝置中輪壓的大小通過配重塊來進行調(diào)節(jié)，對于輪壓較大的車輪，由于配重較大而造成系統(tǒng)慣性過大，測試實驗難以實現(xiàn)問題。為解決上述技術(shù)問題提供一種星球車車輪測試裝置，所述裝置包括支架、車輪架、加載機構(gòu)、小車、測速及主動機構(gòu)和被動帶輪機構(gòu)，所述支架上端的左右兩側(cè)設(shè)置有兩條水平底架，兩條水平底架分別與兩條滑軌的兩端固定連接，兩條滑軌相互平行，所述小車兩側(cè)的下端設(shè)置有滑槽，小車設(shè)置在支架上且兩條滑軌分別設(shè)置在滑槽內(nèi)，測速及主動機構(gòu)和被動帶輪機構(gòu)的底座分別固定設(shè)置在左右兩條水平底架上且二者的轉(zhuǎn)軸相互平行設(shè)置，所述測速及主動機構(gòu)包括測速電機、連接軸和主動電機，測速電機與主動電機之間通過連接軸連接，連接軸上固定設(shè)置有第一同步帶輪和第二同步帶輪，所述被動帶輪機構(gòu)包括第三同步帶輪和第四同步帶輪，第一同步帶輪和第三同步帶輪上與第二同步帶輪和第四同步帶輪上分別轉(zhuǎn)動設(shè)置有第一同步帶和第二同步帶，第一同步帶和第二同步帶相互平行設(shè)置，第一同步帶和第二同步帶的上端分別與小車固定連接，所述加載機構(gòu)固定設(shè)置在小車上，加載機構(gòu)包括加載手柄、蝸輪蝸桿減速箱、兩個扭簧、4個橫桿、兩個第一固定桿、兩個第二固定桿、兩個扭簧桿和車輪架固定板，所述加載手柄與蝸輪蝸桿減速箱的輸入端相連接，兩個扭簧分別設(shè)置在兩個扭簧桿上且二者分別設(shè)置在蝸輪蝸桿減速箱的兩側(cè)，蝸輪蝸桿減速箱的輸出端分別與兩個扭簧的一端相連接，所述兩個扭簧桿另一端的下側(cè)分別固定設(shè)置有兩個第一固定桿，所述4個橫桿的一端分別與兩個第一固定桿的上下兩端鉸接，4個橫桿的另一端分別與兩個第二固定桿的上下兩端鉸接，4個橫桿相互平行，所述兩個第二固定桿的下端分別與車輪架固定板的兩端固定連接， 車輪架固定板與車輪架的上端固定連接，所述加載機構(gòu)上的各部件均為輕質(zhì)材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:本發(fā)明采用加載機構(gòu)代替了現(xiàn)有技術(shù)中的配重塊來實現(xiàn)對車輪輪壓的調(diào)節(jié)，加載機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單并且重量較輕，車輪測試中，無需改變加載機構(gòu)的重量，只需通過加載手柄調(diào)節(jié)扭簧施加的加載力即可實現(xiàn)輪壓大小的調(diào)節(jié)，對于輪壓較大的車輪，有效的減輕了系統(tǒng)的慣性，使測試實驗難以實現(xiàn)的問題得以解決。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1的俯視圖，圖3是加載機構(gòu)的側(cè)視圖，圖4是圖3的俯視圖，圖5是圖4沿A-A方向的截面圖，圖6是圖4沿B-B方向的截面圖，圖7是小車的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是車輪架的結(jié)構(gòu)示意圖，圖9是圖8中車輪架裝配上待測車輪后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是本發(fā)明裝配上待測車輪后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖11是測速及主動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖10和圖11說明本實施方式，本實施方式所述一種星球車車輪測試裝置，所述裝置包括支架2、車輪架4、加載機構(gòu)6、小車5、測速及主動機構(gòu)9和被動帶輪機構(gòu)10，所述支架2上端的左右兩側(cè)設(shè)置有兩條水平底架12，兩條水平底架12分別與兩條滑軌3的兩端固定連接，兩條滑軌3相互平行，所述小車5兩側(cè)的下端設(shè)置有滑槽53，小車5設(shè)置在支架2上且兩條滑軌3分別設(shè)置在滑槽53內(nèi)，測速及主動機構(gòu)9和被動帶輪機構(gòu)10的底座分別固定設(shè)置在左右兩條水平底架12上且二者的轉(zhuǎn)軸相互平行設(shè)置，所述測速及主動機構(gòu)9包括測速電機17、連接軸18和主動電機19，測速電機17與主動電機19之間通過連接軸18連接，連接軸18上固定設(shè)置有第一同步帶輪20和第二同步帶輪21,所述被動帶輪機構(gòu)10包括第三同步帶輪13和第四同步帶輪14，第一同步帶輪20和第三同步帶輪13上與第二同步帶輪21和第四同步帶輪14上分別轉(zhuǎn)動設(shè)置有第一同步帶15和第二同步帶16，第一同步帶15和第二同步帶16相互平行設(shè)置，第一同步帶15和第二同步帶16的上端分別與小車5固定連接，所述加載機構(gòu)6固定設(shè)置在小車5上,加載機構(gòu)6包括加載手柄23、蝸輪蝸桿減速箱24、兩個扭簧25、4個橫桿26、兩個第一固定桿27、兩個第二固定桿28、兩個扭簧桿29和車輪架固定板30,所述加載手柄23與蝸輪蝸桿減速箱24的輸入端相連接，兩個扭簧25分別設(shè)置在兩個扭簧桿29上且二者分別設(shè)置在蝸輪蝸桿減速箱24的兩側(cè)，蝸輪蝸桿減速箱24的輸出端分別與兩個扭簧25的一端相連接，所述兩個扭簧桿29另一端的下側(cè)分別固定設(shè)置有兩個第一固定桿27，所述4個橫桿26的一端分別與兩個第一固定桿27的上下兩端鉸接,4個橫桿26的另一端分別與兩個第二固定桿28的上下兩端鉸接，4個橫桿26相互平行，所述兩個第二固定桿28的下端分別與車輪架固定板30的兩端固定連接，車輪架固定板30與車輪架4的上端固定連接，所述加載機構(gòu)6上的各部件均為輕質(zhì)材料。
具體實施方式
二:結(jié)合圖1、圖2、圖10和圖11說明本實施方式，本實施方式所述主動電機19和聯(lián)接軸18的連接處設(shè)置有齒輪式離合器22，所述小車5上還設(shè)置有第二滑輪34和第三滑輪35，所述左右兩條水平底架12上分別設(shè)置有第四滑輪36和第五滑輪37，第一滑輪繩40和第二滑輪繩41的一端固定，第一滑輪繩40的另一端依次繞過第二滑輪34和第四滑輪36，第二滑輪繩41的另一端依次繞過第三滑輪35和第五滑輪37，所述第一滑輪繩40和第二滑輪繩41的自由端分別設(shè)置有第一加載塊57和第二加載塊58，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:結(jié)合圖1、圖8、圖9和圖10說明本實施方式，本實施方式所述車輪架4包括驅(qū)動電機42、配重平衡裝置43、車輪定位架44、六維力/力矩傳感器45、轉(zhuǎn)向電機48、絲杠起升機構(gòu)46和連接板47，所述車輪定位架44為倒置的“U”形架，車輪定位架44的兩端均設(shè)置有車輪定位轉(zhuǎn)軸，所述車輪架4 一端的車輪定位轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動電機42的輸出端轉(zhuǎn)動連接，配重平衡裝置43固定在另一側(cè)的車輪定位轉(zhuǎn)軸上且配重平衡裝置43與驅(qū)動電機42的重量相同，所述車輪定位架44的上端固定設(shè)置有六維力/力矩傳感器45，六維力/力矩傳感器45的上端與轉(zhuǎn)向電機48的輸出端相連接,所述絲杠起升機構(gòu)46與轉(zhuǎn)向電機48固接，絲杠起升機構(gòu)46上固接有連接板47，所述車輪架固定板30與連接板47固定連接，如此設(shè)置，使本裝置不僅能夠以恒定滑轉(zhuǎn)率的實驗方式進行車輪性能測試，還可以通過齒輪式離合器22將主動電機19與連接軸18分離，調(diào)節(jié)第一加載塊57和第二加載塊58的重量，通過驅(qū)動電機42驅(qū)動待測車輪移動，第一加載塊57和第二加載塊58為小車5及其相關(guān)機構(gòu)提供恒定牽引力，加載機構(gòu)6提供輪壓，從而來實現(xiàn)待測小車受恒定牽引力時車輪性能的測試，測試待測車輪的運動性能，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四:結(jié)合圖1、圖2、圖7和圖10說明本實施方式，本實施方式所述小車5是由兩個橫向板51和兩個縱向板52組成的水平設(shè)置的矩形框架，所述滑槽53沿橫向板51的長度方向分別設(shè)置在兩個縱向板52兩端的下側(cè)，小車5下端與第一同步帶15和第二同步帶16的連接處設(shè)置有夾板31，第一同步帶15和第二同步帶16固定在夾板31上，小車5的上端設(shè)置有滑輪支架32，滑輪支架32上設(shè)置有兩個第一滑輪33，如此設(shè)置，在保證小車5符合實驗要求的前提下使小車5的結(jié)構(gòu)簡單，重量較小，并且，可以通過在兩個第一滑輪33上套上繩索并提拉繩索實現(xiàn)小車5的拆卸，便于安裝和檢修，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五:結(jié)合圖3、圖4、圖5和圖6說明本實施方式，本實施方式所述加載機構(gòu)6還包括輔助連接板54、第一輔助桿59、第二輔助桿60、第一加強桿55和第二加強桿56，第一輔助桿59的兩端與兩個第一固定桿27的下端固定連接，第二輔助桿60的兩端與兩個第二固定桿28的上端固定連接，輔助連接板54和第一加強桿55的兩端分別垂直固定在兩個第一固定桿27上，所述蝸輪蝸桿減速箱24的底座固定設(shè)置在輔助連接板54上，第二加強桿56的兩端分別垂直固定在兩個第二固定桿28上,所述兩個第一固定桿27和兩個第二固定桿28均沿豎直方向設(shè)置且四者長度相同，如此設(shè)置，使加載機構(gòu)6更加穩(wěn)定，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
四相同。
具體實施方式
六:結(jié)合圖5和圖6說明本實施方式，本實施方式所述第一加強桿55設(shè)置在輔助連接板54的下側(cè)，所述第二加強桿56共三個且依次由上到下設(shè)置在兩個第二固定桿28上,所述第一加強桿55與兩個第一固定桿27之間和第二加強桿56與兩個第二固定桿28之間設(shè)置有加強肋50，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七:結(jié)合圖2、圖5和圖7說明本實施方式，本實施方式所述輔助連接板54和小車5 —側(cè)的縱向板52通過多個連接板49固定連接，多個連接板49分別通過螺釘固定設(shè)置在輔助連接板54和所述縱向板52的上下兩端，如此設(shè)置，使加載機構(gòu)6有效固定在小車5上，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
五或六相同。
具體實施方式
八:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10說明本實施方式，本實施方式所述支架2、車輪架4、加載機構(gòu)6和小車5的整體構(gòu)架均采用鋁合金板材，如此設(shè)置，使車輪測試裝置更加輕便，便于移動和維修，同時減小了待測車輪運動時的慣性，其他組成和連接關(guān)系與具體實施方式
七相同。工作原理:旋轉(zhuǎn)加載手柄23，蝸輪蝸桿減速箱24為兩個扭簧25施加扭矩，通過橫桿26施加力到車輪架固定板30上并將力傳遞到車輪架4上，為車輪架4提供加載力，通過讀取六維力/力矩傳感器45的感應(yīng)值來控制加載力到指定值后停止旋轉(zhuǎn)加載手柄23，利用蝸輪蝸桿減速箱24的自鎖特性，來保持待測車輪的加載力恒定不變；通過橫桿26擺動角度的變化值，計算得到待測車輪的沉陷量；測試方法1:使齒輪式離合器22處于連接狀態(tài)，第一滑輪繩40和第二滑輪繩41的自由端不設(shè)置第一加載塊57和第二加載塊58或第一加載塊57和第二加載塊58的重量相同；驅(qū)動電機42驅(qū)動待測車輪運動,主動電機19通過第一同步帶15和第二同步帶16帶動小車5及加載機構(gòu)6在兩條滑軌3上移動，測速電機17通過計算可以得到小車5及加載機構(gòu)6的移動速度，此時為主動控制車輪滑轉(zhuǎn)率的測試。測試方法:2:使齒輪式離合器22處于分離狀態(tài)，則主動電機19與小車5等不發(fā)生關(guān)聯(lián)；第一滑輪繩40和第二滑輪繩41自由端上設(shè)置的第一加載塊57和第二加載塊58為小車5及其相關(guān)機構(gòu)提供一個恒定的牽引拉力或牽引阻力，此時小車5及其相關(guān)機構(gòu)受到恒定的水平方向的拉力；驅(qū)動電機42驅(qū)動待測車輪運動，小車5水平方向的移動速度通過測速電機17測得，此時為車輪受恒定牽引力時運動性能的測試。測試方法3:固定小車5及其相關(guān)機構(gòu)在兩條滑軌3上的位置，轉(zhuǎn)向電機48驅(qū)動待測車輪繞垂直軸轉(zhuǎn)動，通過六維力/力矩傳感器45可以得到待測車輪的轉(zhuǎn)向力矩，此時為待測車輪的轉(zhuǎn)向測試。
權(quán)利要求
1.一種星球車車輪測試裝置，所述裝置包括支架(2)、車輪架(4)、加載機構(gòu)￠)、小車(5)、測速及主動機構(gòu)(9)和被動帶輪機構(gòu)(10)，所述支架(2)上端的左右兩側(cè)設(shè)置有兩條水平底架(12)，兩條水平底架(12)分別與兩條滑軌(3)的兩端固定連接，兩條滑軌(3)相互平行，所述小車(5)兩側(cè)的下端設(shè)置有滑槽(53)，小車(5)設(shè)置在支架(2)上且兩條滑軌(3)分別設(shè)置在滑槽(53)內(nèi)，測速及主動機構(gòu)(9)和被動帶輪機構(gòu)(10)的底座分別固定設(shè)置在左右兩條水平底架(12)上且二者的轉(zhuǎn)軸相互平行設(shè)置，所述測速及主動機構(gòu)(9)包括測速電機(17)、連接軸(18)和主動電機(19)，測速電機(17)與主動電機(19)之間通過連接軸(18)連接，連接軸(18)上固定設(shè)置有第一同步帶輪(20)和第二同步帶輪(21)，所述被動帶輪機構(gòu)(10)包括第三同步帶輪(13)和第四同步帶輪(14),第一同步帶輪(20)和第三同步帶輪(13)上與第二同步帶輪(21)和第四同步帶輪(14)上分別轉(zhuǎn)動設(shè)置有第一同步帶(15)和第二同步帶(16)，第一同步帶(15)和第二同步帶(16)相互平行設(shè)置，第一同步帶(15)和第二同步帶(16)的上端分別與小車(5)固定連接，所述加載機構(gòu)￠)固定設(shè)置在小車(5)上，其特征在于:加載機構(gòu)(6)包括加載手柄(23)、蝸輪蝸桿減速箱(24)、兩個扭簧(25)、4個橫桿(26)、兩個第一固定桿(27)、兩個第二固定桿(28)、兩個扭簧桿(29)和車輪架固定板(30)，所述加載手柄(23)與蝸輪蝸桿減速箱(24)的輸入端相連接，兩個扭簧(25)分別設(shè)置在兩個扭簧桿(29)上且二者分別設(shè)置在蝸輪蝸桿減速箱(24)的兩側(cè)，蝸輪蝸桿減速箱(24)的輸出端分別與兩個扭簧(25)的一端相連接，所述兩個扭簧桿(29)另一端的下側(cè)分別固定設(shè)置有兩個第一固定桿(27)，所述4個橫桿(26)的一端分別與兩個第一固定桿(27)的上下兩端鉸接，4個橫桿(26)的另一端分別與兩個第二固定桿(28)的上下兩端鉸接，4個橫桿(26)相互平行，所述兩個第二固定桿(28)的下端分別與車輪架固定板(30)的兩端固定連接，車輪架固定板(30)與車輪架(4)的上端固定連接，所述加載機構(gòu)(6)上的各部件均為輕質(zhì)材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種星球車車輪測試裝置，其特征在于:所述主動電機(19)和聯(lián)接軸(18)的連接處設(shè)置有齒輪離合器(22)，所述小車(5)上還設(shè)置有第二滑輪(34)和第三滑輪(35)，所述左右兩條水平底架(12)上分別設(shè)置有第四滑輪(36)和第五滑輪(37)，第一滑輪繩(40)和第二滑輪繩(41)的一端固定，第一滑輪繩(40)的另一端依次繞過第二滑輪(34)和第四滑輪(36)，第二滑輪繩(41)的另一端依次繞過第三滑輪(35)和第五滑輪(37)，所述第一滑輪繩(40)和第二滑輪繩(41)的自由端分別設(shè)置有第一加載塊(57)和第二加載塊(58)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種星球車車輪測試裝置，其特征在于:所述車輪架(4)包括驅(qū)動電機(42)、配重平衡裝置(43)、車輪定位架(44)、六維力/力矩傳感器(45)、轉(zhuǎn)向電機(48)、絲杠起升機構(gòu)(46)和連接板(47)，所述車輪定位架(44)為倒置的“U”形架，車輪定位架(44)的兩端均設(shè)置有車輪定位轉(zhuǎn)軸，所述車輪架(4) 一端的車輪定位轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動電機(42)的輸出端轉(zhuǎn)動連接，配重平衡裝置(43)固定在另一側(cè)的車輪定位轉(zhuǎn)軸上且配重平衡裝置(43)與驅(qū)動電機(42)的重量相同，所述車輪定位架(44)的上端固定設(shè)置有六維力/力矩傳感器(45)，六維力/力矩傳感器(45)的上端與轉(zhuǎn)向電機(48)的輸出端相連接，所述絲杠起升機構(gòu)(46)與轉(zhuǎn)向電機(48)固接，絲杠起升機構(gòu)(46)上固接有連接板(47)，所述車輪架固定板(30)與連接板(47)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述一種星球車車輪測試裝置，其特征在于:所述小車(5)是由兩個橫向板(51)和兩個縱向板(52)組成的水平設(shè)置的矩形框架，所述滑槽(53)沿橫向板(51)的長度方向分別設(shè)置在兩個縱向板(52)兩端的下側(cè)，小車(5)下端與第一同步帶(15)和第二同步帶(16)的連接處設(shè)置有夾板(31)，第一同步帶(15)和第二同步帶(16)固定在夾板(31)上，小車(5)的上端設(shè)置有滑輪支架(32)，滑輪支架(32)上設(shè)置有兩個第一滑輪(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要 求4所述一種星球車車輪測試裝置，其特征在于:所述加載機構(gòu)(6)還包括輔助連接板(54)、第一輔助桿(59)、第二輔助桿(60)、第一加強桿(55)和第二加強桿(56)，第一輔助桿(59)的兩端與兩個第一固定桿(27)的下端固定連接，第二輔助桿(60)的兩端與兩個第二固定桿(28)的上端固定連接，輔助連接板(54)和第一加強桿(55)的兩端分別垂直固定在兩個第一固定桿(27)上，所述蝸輪蝸桿減速箱(24)的底座固定設(shè)置在輔助連接板(54)上，第二加強桿(56)的兩端分別垂直固定在兩個第二固定桿(28)上，所述兩個第一固定桿(27)和兩個第二固定桿(28)均沿豎直方向設(shè)置且四者長度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種星球車車輪測試裝置，其特征在于:所述第一加強桿(55)設(shè)置在輔助連接板(54)的下側(cè)，所述第二加強桿(56)共三個且依次由上到下設(shè)置在兩個第二固定桿(28)上,所述第一加強桿(55)與兩個第一固定桿(27)之間和第二加強桿(56)與兩個第二固定桿(28)之間設(shè)置有加強肋(50)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述一種星球車車輪測試裝置，其特征在于:所述輔助連接板(54)和小車(5) —側(cè)的縱向板(52)通過多個連接板(49)固定連接，多個連接板(49)分別通過螺釘固定設(shè)置在輔助連接板(54)和所述縱向板(52)的上下兩端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種星球車車輪測試裝置，其特征在于:所述支架(2)、車輪架(4)、加載機構(gòu)(6)和小車(5)的整體構(gòu)架均采用鋁合金板材。
全文摘要
一種星球車車輪測試裝置，屬于車輪測試領(lǐng)域。本發(fā)明為解決現(xiàn)有星球車車輪測試裝置中輪壓的大小通過配重塊來進行調(diào)節(jié)，對于輪壓較大的車輪，由于配重較大而造成系統(tǒng)慣性過大，測試實驗難以實現(xiàn)問題。所述裝置包括支架、車輪架、加載機構(gòu)、小車、測速及主動機構(gòu)和被動帶輪機構(gòu)，加載手柄與蝸輪蝸桿減速箱的輸入端相連接，蝸輪蝸桿減速箱的輸出端分別與兩個扭簧的一端相連接，所述兩個扭簧桿另一端的下側(cè)分別固定設(shè)置有兩個第一固定桿，4個橫桿的一端分別與兩個第一固定桿的上下兩端鉸接，4個橫桿的另一端分別與兩個第二固定桿的上下兩端鉸接。本發(fā)明用于星球車車輪的性能測試。
文檔編號G01M17/013GK103217302SQ20131008794
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者丁亮, 鄧宗全, 梁忠超, 高海波, 李楠, 劉振 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)