[發明專利]一種火星車彈性車輪

有效

• 申請號: 201810117024.3
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108116154B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 鄒猛;王嵩;李立犇;魏楷峰;劉升福;王琦;蓋宏健;姚久元
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60B9/00
• 分類號: B60B9/00;B60B9/26;B60B15/00;B60B19/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

本發明公開了一種火星車彈性車輪，包括輪轂、弧形彈性輪輻、輪面和過度變形保護機構，其中輪轂為圓柱狀，一端與輪軸連接；輪轂與輪面之間通過弧形彈性輪輻連接，所述弧形彈性輪輻一端均勻等距固定于輪轂周圈，另一端固定于輪面內側；所述的過度變形保護機構包括支桿和頂板，頂板由支桿支撐，固定在輪轂周圈，頂板位于輪轂與輪面之間；本發明結構簡單，輪面可變形程度大，恢復性強，對火星表面低重力、復雜路況適應性強。

技術領域

本發明涉及一種車輪，特別涉及一種火星車彈性車輪。

背景技術

火星基本上是沙漠行星，由風積地貌和風蝕地貌共同構成，其表面覆蓋一層松散的風化層即火星壤，火星表面嚴重坑化，形貌特征多樣，有高山、峽谷、凹坑、盾形火山、河床、平地等，起伏跌宕，變化很大。火星表面的巖石分布密度很大，覆蓋率約為14～16％左右。而火星表面的平均重力加速度相當于地球表面重力加速度的38％，火星大氣稀薄很難保持來自太陽輻射的熱量，所以火星表面溫差特別大，表面平均溫度為-63℃(地球則為14℃)，較低的重力加速度和崎嶇不平的路面導致巡視器的行駛穩定性降低。由于火星表面溫差大，輻射強等極端環境，導致橡膠等彈性材料無法應用。而火星車車輪需要具備良好的牽引通過性能和緩沖減振性能，才能保證火星車行駛穩定。目前登陸火星的火星車車輪，通常是選用剛性車輪，剛性輪一般由輪穀、輪輻、輪緣組成，其具有強度高、結構簡單，承載性好等優點，但也存在著牽引性能差、緩沖性能差、平順性低等缺點。因此，需要一種彈性好、壽命長、能適應火星表面特殊地形的火星車車輪，使火星車在行走時，受重力載荷作用的影響產生彈性變形，增大接地面積，減小接地比壓，進而減小沉陷提高牽引性能。

發明內容

本發明的目的是解決現階段火星車車輪牽引性能差、緩沖性能差、平順性低等問題，提供的一種火星車彈性車輪。

本發明提供的一種火星車彈性車輪，包括輪轂、弧形彈性輪輻、輪面和過度變形保護機構，其中輪轂為圓柱狀，一端與輪軸連接；輪轂與輪面之間通過弧形彈性輪輻連接，所述弧形彈性輪輻一端均勻等距固定于輪轂周圈，另一端固定于輪面內側；所述的過度變形保護機構包括支桿和頂板，頂板由支桿支撐，固定在輪轂周圈，頂板位于輪轂與輪面之間；

所述的弧形彈性輪輻設于輪轂首尾兩端的周圈，在首尾兩排弧形彈性輪輻之間還設有環形彈性輪輻，所述的環形彈性輪輻均勻等距固定于輪轂周圈，兩端分別與輪轂外表面和輪面內表面相連；

所述的過度變形保護機構的頂板為弧形頂板，弧形頂板與輪面弧度相同；

所述的輪面為環形金屬板輪面；

沿輪面外表面等距設有橫向的輪刺，所述的輪刺為垂直于輪面的棱條；

本發明的工作原理和過程：

本發明的提供的一種火星車彈性車輪，在通過硬巖石、松軟沙土等復雜路面時，輪面在火星車重力載荷作用下產生彈性變形，增大了輪面與地面接觸面積，從而減小了壓強，避免(避免改成減小)車輪滑轉和沉陷，有效地提高車輪的運動性能；

火星車行駛于凹凸不平的地面上時，輪面發生凹陷，輪轂和輪面之間的弧形彈性輪輻和環形彈性輪輻受力產生彈性變形，吸收火星車的振動和壓力，起到緩沖減振的作用，而且弧形彈性輪輻和環形彈性輪輻還能存儲能量，在輪面凹陷后，對輪面起到支撐回彈的作用，將凹陷的輪面頂起，使輪面恢復原狀；

均布在輪面表面的橫向輪刺能夠剪切破壞土壤，以獲得土壤對車輪的推力，提高車輪的爬坡能力和越障能力；

如果輪面過度凹陷，超出弧形彈性輪輻和環形彈性輪輻的彈性限度，會導致輪面無法回彈恢復原狀，因此輪轂與輪面之間的過度變形保護機構能夠有效的保護車輪輪面的過度形變，即當輪面凹陷至過度變形保護機構的頂板時，頂板會支撐輪面防止繼續凹陷，繼而輪面在弧形彈性輪輻和環形彈性輪輻的支撐作用下恢復原狀。

本發明的有益效果：