月球車用行星車輪的優(yōu)化設計

第38卷　第6期

2006年6月

　　　　　　　哈　爾　濱　工　業(yè)　大　學　學　報JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY　Vol.38No.6Jun.2006

月球車用行星車輪的優(yōu)化設計

高海波1,2,孟慶鑫,鄧宗全,方海濤122

(1.哈爾濱工程大學機電工程學院,哈爾濱150001,E-mail:gaohaibo@hi.tedu.cn;

2.哈爾濱工業(yè)大學機電工程學院,哈爾濱150001)

摘　要:為解決行星輪式月球車的行星車輪的質量與其越障能力之間的矛盾,以行星車輪質量最輕為目標

函數(shù)對其進行了優(yōu)化設計.該優(yōu)化數(shù)學模型包含離散整形變量、離散實型變量和連續(xù)變量,有多個非線性不

等式約束,采用分層降維枚舉法來求解優(yōu)化問題,并編寫了計算程序,所得的結果符合實際要求.

關鍵詞:月球車;行星車輪;優(yōu)化設計

中圖分類號:TH132.425文獻標識碼:A文章編號:0367-6234(2006)06-0843-05

Optmiumdesignofplanetarywheeloflunarrover

GAOHai-bo,MENGQing-xin,DENGZong-quan,FANGHai-tao1,2122

(1.SchoolofMechatronicEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China,E-mail:gaohaibo@hi.tedu.cn;

2.SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)

Abstract:Tosolvethecontradictionbetweenmassofplanetarywheeloflunarroveranditspassingobstaclecapabilitytheplanetarywheeldesignisoptimizedbytheobjectivefunctionthatthewheelmassislightes.tThemathematicmodelofoptimumdesignconsistsofdiscreteintegervariable,discreterealvariableandcontinuousvariable.Therearemanynonlinearinequationrestrain.Solvingtheoptimumdesignisgivenbylayereddimen-sionalityreductionenumerationmethod,calculationprogramwrittenandthecalculatedresultsisreasonableandsatisfiedwithdesignreques.t

Keywords:iunarrover;planetarywheel;optimumdesign

　　作者提出的行星輪式月球車[1]的驅動輪系行星車輪的質量最輕為目標函數(shù).由于行星車輪

中使用的電機已經確定,電機套筒和軸承的尺寸

也可以確定,則行星車輪的質量主要是由中心齒

輪、過渡齒輪和驅動齒輪的質量決定

.由4套如圖1所示的行星車輪組成.從動力學分析的角度來看,行星車輪的質量越小,月球車的非簧載質量越小,有利于提高月球車的行駛平順性.

但為保證行星輪式月球車具有較強的越障能力,

又要求行星車輪的差動輪系傳動比和系桿半徑越

大越好.解決上述矛盾的辦法就是采用優(yōu)化設計

方法.本文以行星車輪的質量最輕和保證行星車

輪具有較強的越障能力為目標函數(shù),實為兩個目

標函數(shù)的優(yōu)化設計問題,通過目標函數(shù)的轉換,可

以將越障能力這個目標函數(shù)轉化為有效的約束,

從而使優(yōu)化問題轉化為單目標函數(shù)的問題,即以

收稿日期:2004-03-15.

基金項目:國家自然科學基金資助項目(50375032).

作者簡介:高海波(1970—),男,博士,副教授;

鄧宗全(1956—),男,教授,博士生導師.1.中心齒輪2.過渡齒輪3.驅動齒輪圖1　行星車輪原理示意圖

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