文档包括:

Word版说明书1份，共49页，约21000字

任务书一份

开题报告一份

外文翻译一份

 

CAD版本图纸，共7张

SW三维图一份

 

 

摘  要

 

火星是太阳系八大行星之一，是除了金星以外，距离地球最近的行星。对于火星的探测也充满了坎坷，大约三分之二的探测器，特别是早期发射的探测器，都没有能够成功完成它们的使命。为了完成具有重要意义的火星探测任务，在现今还无法将人类送上火星的情况下，火星环境探测车(MER)的研究将非常有必要。

本文主要任务是对火星环境探测车的结构进行设计。主要涉及行走机构、车身结构以及钻探机构的结构设计。通过对此类探测车的工作时的分析，并计较了当前几种行走机构的优缺点，初步选定了行走机构的方案，并在进行了大量资料的查阅之后，设计了一种以六轮腿作为行走机构的火星环境探测车，该机构具有较好的灵活性和机动性，在避障这点上的优势较为明显。在钻探机构的设计上，仿照了地基钻孔机，利用气缸使钻头可以上下提升，既不影响正常行走，又能钻下地表1m的深度。整个机体则采用了建筑学中的桁架结构，这种结构是由直细杆组成的三角形单元的平面或空间结构。荷载作用下，桁架杆件能充分利用材料的强度，这使整车在足以保证支撑刚度的前提下更加轻便，且为以后的控制和布局设计提供了足够的空间。

本设计还对整个设计结果进行了三维造型设计。通过SolidWorks软件将所得数据进行三维实体建模，并通过三维模型进行了避障和机动性分析、有限元分析以及可行性分析等内容，检验了各零件设计的可靠性。

 

关键词：火星；探测车；六轮腿；三维建模

 

 

目录

 

1 绪论 1

1.1 课题研究目的和意义 1

1.2 火星简介和火星车研究现状 1

1.2.1 火星简介 1

1.2.2 火星车国外研究现状 2

1.2.3 火星车国内研究现状 4

1.3 课题研究的内容及其目标 5

2 具体设计 6

2.1 功能要求及分析 6

2.2 总体设计 6

3 行走机构的设计 7

3.1 方案比较 7

3.2 轮腿式系统介绍 8

3.3 轮腿方案设计要求 9

3.4 轮腿方案功能设计与分析 10

3.5 腿臂传动系统的布置 10

3.6 腿臂机械系统参数设计 11

3.7 腿部结构设计计算及分析 12

3.7.1 腿部参数设计计算 12

3.7.2 减速器的选型 14

3.7.3 电机的选型 16

3.7.4 轮腿腿臂机械结构设计 17

3.8 火星探测车主要零部件设计 18

3.8.1 轴的结构设计 18

3.8.2 关节轴的设计 18

3.8.3 同步带传动的设计与校核 21

3.8.4 轴上键的设计与校核 23

3.8.5 滚动轴承的选择及计算 24

3.9 车轮的设计 26

4 钻探机构的设计 27

4.1 功率估算 27

4.2 钻头结构设计 29

4.3 抬升机构设计 30

4.4 钻孔辅助结构设计 31

5 火星环境探测车避障和机动性分析 33

6 整车尺寸及性能分析 36

6.1 整车尺寸 36

6.2 稳定性分析 37

6.3 有限元分析 38

6.3.1 有限元分析简介 38

6.3.2 三维实体建模 39

6.3.3 创建FEA分析 39

6.4 可行性分析 41

7 结论 42

致谢 43

参考文献 44