月球车用行星车轮的优化设计

第38卷　第6期

2006年6月

　　　　　　　哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY　Vol.38No.6Jun.2006

月球车用行星车轮的优化设计

高海波1,2,孟庆鑫,邓宗全,方海涛122

(1.哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001,E-mail:gaohaibo@hi.tedu.cn;

2.哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001)

摘　要:为解决行星轮式月球车的行星车轮的质量与其越障能力之间的矛盾,以行星车轮质量最轻为目标

函数对其进行了优化设计.该优化数学模型包含离散整形变量、离散实型变量和连续变量,有多个非线性不

等式约束,采用分层降维枚举法来求解优化问题,并编写了计算程序,所得的结果符合实际要求.

关键词:月球车;行星车轮;优化设计

中图分类号:TH132.425文献标识码:A文章编号: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

　　作者提出的行星轮式月球车[1]的驱动轮系行星车轮的质量最轻为目标函数.由于行星车轮

中使用的电机已经确定,电机套筒和轴承的尺寸

也可以确定,则行星车轮的质量主要是由中心齿

轮、过渡齿轮和驱动齿轮的质量决定

.由4套如图1所示的行星车轮组成.从动力学分析的角度来看,行星车轮的质量越小,月球车的非簧载质量越小,有利于提高月球车的行驶平顺性.

但为保证行星轮式月球车具有较强的越障能力,

又要求行星车轮的差动轮系传动比和系杆半径越

大越好.解决上述矛盾的办法就是采用优化设计

方法.本文以行星车轮的质量最轻和保证行星车

轮具有较强的越障能力为目标函数,实为两个目

标函数的优化设计问题,通过目标函数的转换,可

以将越障能力这个目标函数转化为有效的约束,

从而使优化问题转化为单目标函数的问题,即以

收稿日期:2004-03-15.

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50375032).

作者简介:高海波(1970—),男,博士,副教授;

邓宗全(1956—),男,教授,博士生导师.1.中心齿轮2.过渡齿轮3.驱动齿轮图1　行星车轮原理示意图

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