专利名称：一种星球车车轮测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种星球车车轮测试装置，属于车轮测试领域。
背景技术：
星球车车轮与模拟星壤间相互作用的力学特性分析是进行星球车车轮乃至整车运动性能分析与测试的基础。首先在地球环境下，研究探测车的车轮在模拟星壤上运动的力学特性，然后再对比预测或仿真分析该车轮在星球土壤上的运动性能。在地面环境下，车轮与土壤作用的力学特性分析将涉及土壤的力学特性及车轮与土壤间相互作用的力学模型。为了获知车轮与土壤作用的力学特性、验证建立的车轮力学模型的有效性，并为建立较真实的车轮运动仿真环境提供试验数据，需要使用车轮力学特性模拟系统模拟车轮在土壤上运动的力学特性。目前已公开的文献资料中，均是针对小轮径星球车车轮设计的实验平台，轮压的大小靠配重块来进行调节，当对大轮径的星球车车轮进行实验时，相对质量较大，若再添加配重块来调节会造成系统惯量过大，车轮的启动和停止需要较长的轨道和时间，现阶段很难实现。
发明内容
本发明为解决现有星球车车轮测试装置中轮压的大小通过配重块来进行调节，对于轮压较大的车轮，由于配重较大而造成系统惯性过大，测试实验难以实现问题。为解决上述技术问题提供一种星球车车轮测试装置，所述装置包括支架、车轮架、加载机构、小车、测速及主动机构和被动带轮机构，所述支架上端的左右两侧设置有两条水平底架，两条水平底架分别与两条滑轨的两端固定连接，两条滑轨相互平行，所述小车两侧的下端设置有滑槽，小车设置在支架上且两条滑轨分别设置在滑槽内，测速及主动机构和被动带轮机构的底座分别固定设置在左右两条水平底架上且二者的转轴相互平行设置，所述测速及主动机构包括测速电机、连接轴和主动电机，测速电机与主动电机之间通过连接轴连接，连接轴上固定设置有第一同步带轮和第二同步带轮，所述被动带轮机构包括第三同步带轮和第四同步带轮，第一同步带轮和第三同步带轮上与第二同步带轮和第四同步带轮上分别转动设置有第一同步带和第二同步带，第一同步带和第二同步带相互平行设置，第一同步带和第二同步带的上端分别与小车固定连接，所述加载机构固定设置在小车上，加载机构包括加载手柄、蜗轮蜗杆减速箱、两个扭簧、4个横杆、两个第一固定杆、两个第二固定杆、两个扭簧杆和车轮架固定板，所述加载手柄与蜗轮蜗杆减速箱的输入端相连接，两个扭簧分别设置在两个扭簧杆上且二者分别设置在蜗轮蜗杆减速箱的两侧，蜗轮蜗杆减速箱的输出端分别与两个扭簧的一端相连接，所述两个扭簧杆另一端的下侧分别固定设置有两个第一固定杆，所述4个横杆的一端分别与两个第一固定杆的上下两端铰接，4个横杆的另一端分别与两个第二固定杆的上下两端铰接，4个横杆相互平行，所述两个第二固定杆的下端分别与车轮架固定板的两端固定连接， 车轮架固定板与车轮架的上端固定连接，所述加载机构上的各部件均为轻质材料。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:本发明采用加载机构代替了现有技术中的配重块来实现对车轮轮压的调节，加载机构结构简单并且重量较轻，车轮测试中，无需改变加载机构的重量，只需通过加载手柄调节扭簧施加的加载力即可实现轮压大小的调节，对于轮压较大的车轮，有效的减轻了系统的惯性，使测试实验难以实现的问题得以解决。
图1是本发明的结构示意图，图2是图1的俯视图，图3是加载机构的侧视图，图4是图3的俯视图，图5是图4沿A-A方向的截面图，图6是图4沿B-B方向的截面图，图7是小车的结构示意图，图8是车轮架的结构示意图，图9是图8中车轮架装配上待测车轮后的结构示意图，图10是本发明装配上待测车轮后的结构示意图，图11是测速及主动机构的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一:结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图10和图11说明本实施方式，本实施方式所述一种星球车车轮测试装置，所述装置包括支架2、车轮架4、加载机构6、小车5、测速及主动机构9和被动带轮机构10，所述支架2上端的左右两侧设置有两条水平底架12，两条水平底架12分别与两条滑轨3的两端固定连接，两条滑轨3相互平行，所述小车5两侧的下端设置有滑槽53，小车5设置在支架2上且两条滑轨3分别设置在滑槽53内，测速及主动机构9和被动带轮机构10的底座分别固定设置在左右两条水平底架12上且二者的转轴相互平行设置，所述测速及主动机构9包括测速电机17、连接轴18和主动电机19，测速电机17与主动电机19之间通过连接轴18连接，连接轴18上固定设置有第一同步带轮20和第二同步带轮21,所述被动带轮机构10包括第三同步带轮13和第四同步带轮14，第一同步带轮20和第三同步带轮13上与第二同步带轮21和第四同步带轮14上分别转动设置有第一同步带15和第二同步带16，第一同步带15和第二同步带16相互平行设置，第一同步带15和第二同步带16的上端分别与小车5固定连接，所述加载机构6固定设置在小车5上,加载机构6包括加载手柄23、蜗轮蜗杆减速箱24、两个扭簧25、4个横杆26、两个第一固定杆27、两个第二固定杆28、两个扭簧杆29和车轮架固定板30,所述加载手柄23与蜗轮蜗杆减速箱24的输入端相连接，两个扭簧25分别设置在两个扭簧杆29上且二者分别设置在蜗轮蜗杆减速箱24的两侧，蜗轮蜗杆减速箱24的输出端分别与两个扭簧25的一端相连接，所述两个扭簧杆29另一端的下侧分别固定设置有两个第一固定杆27，所述4个横杆26的一端分别与两个第一固定杆27的上下两端铰接,4个横杆26的另一端分别与两个第二固定杆28的上下两端铰接，4个横杆26相互平行，所述两个第二固定杆28的下端分别与车轮架固定板30的两端固定连接，车轮架固定板30与车轮架4的上端固定连接，所述加载机构6上的各部件均为轻质材料。
具体实施方式
二:结合图1、图2、图10和图11说明本实施方式，本实施方式所述主动电机19和联接轴18的连接处设置有齿轮式离合器22，所述小车5上还设置有第二滑轮34和第三滑轮35，所述左右两条水平底架12上分别设置有第四滑轮36和第五滑轮37，第一滑轮绳40和第二滑轮绳41的一端固定，第一滑轮绳40的另一端依次绕过第二滑轮34和第四滑轮36，第二滑轮绳41的另一端依次绕过第三滑轮35和第五滑轮37，所述第一滑轮绳40和第二滑轮绳41的自由端分别设置有第一加载块57和第二加载块58，其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三:结合图1、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式所述车轮架4包括驱动电机42、配重平衡装置43、车轮定位架44、六维力/力矩传感器45、转向电机48、丝杠起升机构46和连接板47，所述车轮定位架44为倒置的“U”形架，车轮定位架44的两端均设置有车轮定位转轴，所述车轮架4 一端的车轮定位转轴与驱动电机42的输出端转动连接，配重平衡装置43固定在另一侧的车轮定位转轴上且配重平衡装置43与驱动电机42的重量相同，所述车轮定位架44的上端固定设置有六维力/力矩传感器45，六维力/力矩传感器45的上端与转向电机48的输出端相连接,所述丝杠起升机构46与转向电机48固接，丝杠起升机构46上固接有连接板47，所述车轮架固定板30与连接板47固定连接，如此设置，使本装置不仅能够以恒定滑转率的实验方式进行车轮性能测试，还可以通过齿轮式离合器22将主动电机19与连接轴18分离，调节第一加载块57和第二加载块58的重量，通过驱动电机42驱动待测车轮移动，第一加载块57和第二加载块58为小车5及其相关机构提供恒定牵引力，加载机构6提供轮压，从而来实现待测小车受恒定牵引力时车轮性能的测试，测试待测车轮的运动性能，其他组成和连接关系与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四:结合图1、图2、图7和图10说明本实施方式，本实施方式所述小车5是由两个横向板51和两个纵向板52组成的水平设置的矩形框架，所述滑槽53沿横向板51的长度方向分别设置在两个纵向板52两端的下侧，小车5下端与第一同步带15和第二同步带16的连接处设置有夹板31，第一同步带15和第二同步带16固定在夹板31上，小车5的上端设置有滑轮支架32，滑轮支架32上设置有两个第一滑轮33，如此设置，在保证小车5符合实验要求的前提下使小车5的结构简单，重量较小，并且，可以通过在两个第一滑轮33上套上绳索并提拉绳索实现小车5的拆卸，便于安装和检修，其他组成和连接关系与具体实施方式
一、二或三相同。
具体实施方式
五:结合图3、图4、图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述加载机构6还包括辅助连接板54、第一辅助杆59、第二辅助杆60、第一加强杆55和第二加强杆56，第一辅助杆59的两端与两个第一固定杆27的下端固定连接，第二辅助杆60的两端与两个第二固定杆28的上端固定连接，辅助连接板54和第一加强杆55的两端分别垂直固定在两个第一固定杆27上，所述蜗轮蜗杆减速箱24的底座固定设置在辅助连接板54上，第二加强杆56的两端分别垂直固定在两个第二固定杆28上,所述两个第一固定杆27和两个第二固定杆28均沿竖直方向设置且四者长度相同，如此设置，使加载机构6更加稳定，其他组成和连接关系与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六:结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述第一加强杆55设置在辅助连接板54的下侧，所述第二加强杆56共三个且依次由上到下设置在两个第二固定杆28上,所述第一加强杆55与两个第一固定杆27之间和第二加强杆56与两个第二固定杆28之间设置有加强肋50，其他组成和连接关系与具体实施方式
五相同。
具体实施方式
七:结合图2、图5和图7说明本实施方式，本实施方式所述辅助连接板54和小车5 —侧的纵向板52通过多个连接板49固定连接，多个连接板49分别通过螺钉固定设置在辅助连接板54和所述纵向板52的上下两端，如此设置，使加载机构6有效固定在小车5上，其他组成和连接关系与具体实施方式
五或六相同。
具体实施方式
八:结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式所述支架2、车轮架4、加载机构6和小车5的整体构架均采用铝合金板材，如此设置，使车轮测试装置更加轻便，便于移动和维修，同时减小了待测车轮运动时的惯性，其他组成和连接关系与具体实施方式
七相同。工作原理:旋转加载手柄23，蜗轮蜗杆减速箱24为两个扭簧25施加扭矩，通过横杆26施加力到车轮架固定板30上并将力传递到车轮架4上，为车轮架4提供加载力，通过读取六维力/力矩传感器45的感应值来控制加载力到指定值后停止旋转加载手柄23，利用蜗轮蜗杆减速箱24的自锁特性，来保持待测车轮的加载力恒定不变；通过横杆26摆动角度的变化值，计算得到待测车轮的沉陷量；测试方法1:使齿轮式离合器22处于连接状态，第一滑轮绳40和第二滑轮绳41的自由端不设置第一加载块57和第二加载块58或第一加载块57和第二加载块58的重量相同；驱动电机42驱动待测车轮运动,主动电机19通过第一同步带15和第二同步带16带动小车5及加载机构6在两条滑轨3上移动，测速电机17通过计算可以得到小车5及加载机构6的移动速度，此时为主动控制车轮滑转率的测试。测试方法:2:使齿轮式离合器22处于分离状态，则主动电机19与小车5等不发生关联；第一滑轮绳40和第二滑轮绳41自由端上设置的第一加载块57和第二加载块58为小车5及其相关机构提供一个恒定的牵引拉力或牵引阻力，此时小车5及其相关机构受到恒定的水平方向的拉力；驱动电机42驱动待测车轮运动，小车5水平方向的移动速度通过测速电机17测得，此时为车轮受恒定牵引力时运动性能的测试。测试方法3:固定小车5及其相关机构在两条滑轨3上的位置，转向电机48驱动待测车轮绕垂直轴转动，通过六维力/力矩传感器45可以得到待测车轮的转向力矩，此时为待测车轮的转向测试。
权利要求
1.一种星球车车轮测试装置，所述装置包括支架(2)、车轮架(4)、加载机构￠)、小车(5)、测速及主动机构(9)和被动带轮机构(10)，所述支架(2)上端的左右两侧设置有两条水平底架(12)，两条水平底架(12)分别与两条滑轨(3)的两端固定连接，两条滑轨(3)相互平行，所述小车(5)两侧的下端设置有滑槽(53)，小车(5)设置在支架(2)上且两条滑轨(3)分别设置在滑槽(53)内，测速及主动机构(9)和被动带轮机构(10)的底座分别固定设置在左右两条水平底架(12)上且二者的转轴相互平行设置，所述测速及主动机构(9)包括测速电机(17)、连接轴(18)和主动电机(19)，测速电机(17)与主动电机(19)之间通过连接轴(18)连接，连接轴(18)上固定设置有第一同步带轮(20)和第二同步带轮(21)，所述被动带轮机构(10)包括第三同步带轮(13)和第四同步带轮(14),第一同步带轮(20)和第三同步带轮(13)上与第二同步带轮(21)和第四同步带轮(14)上分别转动设置有第一同步带(15)和第二同步带(16)，第一同步带(15)和第二同步带(16)相互平行设置，第一同步带(15)和第二同步带(16)的上端分别与小车(5)固定连接，所述加载机构￠)固定设置在小车(5)上，其特征在于:加载机构(6)包括加载手柄(23)、蜗轮蜗杆减速箱(24)、两个扭簧(25)、4个横杆(26)、两个第一固定杆(27)、两个第二固定杆(28)、两个扭簧杆(29)和车轮架固定板(30)，所述加载手柄(23)与蜗轮蜗杆减速箱(24)的输入端相连接，两个扭簧(25)分别设置在两个扭簧杆(29)上且二者分别设置在蜗轮蜗杆减速箱(24)的两侧，蜗轮蜗杆减速箱(24)的输出端分别与两个扭簧(25)的一端相连接，所述两个扭簧杆(29)另一端的下侧分别固定设置有两个第一固定杆(27)，所述4个横杆(26)的一端分别与两个第一固定杆(27)的上下两端铰接，4个横杆(26)的另一端分别与两个第二固定杆(28)的上下两端铰接，4个横杆(26)相互平行，所述两个第二固定杆(28)的下端分别与车轮架固定板(30)的两端固定连接，车轮架固定板(30)与车轮架(4)的上端固定连接，所述加载机构(6)上的各部件均为轻质材料。
2.根据权利要求1所述一种星球车车轮测试装置，其特征在于:所述主动电机(19)和联接轴(18)的连接处设置有齿轮离合器(22)，所述小车(5)上还设置有第二滑轮(34)和第三滑轮(35)，所述左右两条水平底架(12)上分别设置有第四滑轮(36)和第五滑轮(37)，第一滑轮绳(40)和第二滑轮绳(41)的一端固定，第一滑轮绳(40)的另一端依次绕过第二滑轮(34)和第四滑轮(36)，第二滑轮绳(41)的另一端依次绕过第三滑轮(35)和第五滑轮(37)，所述第一滑轮绳(40)和第二滑轮绳(41)的自由端分别设置有第一加载块(57)和第二加载块(58)。
3.根据权利要求2所述一种星球车车轮测试装置，其特征在于:所述车轮架(4)包括驱动电机(42)、配重平衡装置(43)、车轮定位架(44)、六维力/力矩传感器(45)、转向电机(48)、丝杠起升机构(46)和连接板(47)，所述车轮定位架(44)为倒置的“U”形架，车轮定位架(44)的两端均设置有车轮定位转轴，所述车轮架(4) 一端的车轮定位转轴与驱动电机(42)的输出端转动连接，配重平衡装置(43)固定在另一侧的车轮定位转轴上且配重平衡装置(43)与驱动电机(42)的重量相同，所述车轮定位架(44)的上端固定设置有六维力/力矩传感器(45)，六维力/力矩传感器(45)的上端与转向电机(48)的输出端相连接，所述丝杠起升机构(46)与转向电机(48)固接，丝杠起升机构(46)上固接有连接板(47)，所述车轮架固定板(30)与连接板(47)固定连接。
4.根据权利要求1、2或3所述一种星球车车轮测试装置，其特征在于:所述小车(5)是由两个横向板(51)和两个纵向板(52)组成的水平设置的矩形框架，所述滑槽(53)沿横向板(51)的长度方向分别设置在两个纵向板(52)两端的下侧，小车(5)下端与第一同步带(15)和第二同步带(16)的连接处设置有夹板(31)，第一同步带(15)和第二同步带(16)固定在夹板(31)上，小车(5)的上端设置有滑轮支架(32)，滑轮支架(32)上设置有两个第一滑轮(33)。
5.根据权利要 求4所述一种星球车车轮测试装置，其特征在于:所述加载机构(6)还包括辅助连接板(54)、第一辅助杆(59)、第二辅助杆(60)、第一加强杆(55)和第二加强杆(56)，第一辅助杆(59)的两端与两个第一固定杆(27)的下端固定连接，第二辅助杆(60)的两端与两个第二固定杆(28)的上端固定连接，辅助连接板(54)和第一加强杆(55)的两端分别垂直固定在两个第一固定杆(27)上，所述蜗轮蜗杆减速箱(24)的底座固定设置在辅助连接板(54)上，第二加强杆(56)的两端分别垂直固定在两个第二固定杆(28)上，所述两个第一固定杆(27)和两个第二固定杆(28)均沿竖直方向设置且四者长度相同。
6.根据权利要求5所述一种星球车车轮测试装置，其特征在于:所述第一加强杆(55)设置在辅助连接板(54)的下侧，所述第二加强杆(56)共三个且依次由上到下设置在两个第二固定杆(28)上,所述第一加强杆(55)与两个第一固定杆(27)之间和第二加强杆(56)与两个第二固定杆(28)之间设置有加强肋(50)。
7.根据权利要求5或6所述一种星球车车轮测试装置，其特征在于:所述辅助连接板(54)和小车(5) —侧的纵向板(52)通过多个连接板(49)固定连接，多个连接板(49)分别通过螺钉固定设置在辅助连接板(54)和所述纵向板(52)的上下两端。
8.根据权利要求7所述一种星球车车轮测试装置，其特征在于:所述支架(2)、车轮架(4)、加载机构(6)和小车(5)的整体构架均采用铝合金板材。
全文摘要
一种星球车车轮测试装置，属于车轮测试领域。本发明为解决现有星球车车轮测试装置中轮压的大小通过配重块来进行调节，对于轮压较大的车轮，由于配重较大而造成系统惯性过大，测试实验难以实现问题。所述装置包括支架、车轮架、加载机构、小车、测速及主动机构和被动带轮机构，加载手柄与蜗轮蜗杆减速箱的输入端相连接，蜗轮蜗杆减速箱的输出端分别与两个扭簧的一端相连接，所述两个扭簧杆另一端的下侧分别固定设置有两个第一固定杆，4个横杆的一端分别与两个第一固定杆的上下两端铰接，4个横杆的另一端分别与两个第二固定杆的上下两端铰接。本发明用于星球车车轮的性能测试。
文档编号G01M17/013GK103217302SQ20131008794
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者丁亮, 邓宗全, 梁忠超, 高海波, 李楠, 刘振 申请人:哈尔滨工业大学