夾心式壓電驅(qū)動履帶行駛系統(tǒng)的研究.pdf

1、在我國二、三期探月工程中，月面巡視探測器（月球車）是實現(xiàn)科學目標不可缺少的基礎(chǔ)工具和必備手段。在現(xiàn)有的輪式、腿式和履帶式三種月球車基本形式中，履帶式以其在越障能力強、沉降小、牽引力大等特點受到廣泛關(guān)注，但其驅(qū)動輪系的機構(gòu)復(fù)雜、重量大阻礙了在月面探測上的應(yīng)用。本課題利用壓電激勵和摩擦驅(qū)動基本原理，以結(jié)構(gòu)簡單、重量小、能耗小和抗污染能力強為目標，探索履帶式月面巡視探測器行駛系統(tǒng)的壓電驅(qū)動新原理。在前期貼片式月球車研究基礎(chǔ)上，提出了一種夾心式

2、壓電驅(qū)動履帶行駛系統(tǒng)，開展了壓電振子結(jié)構(gòu)優(yōu)化、表面質(zhì)點的運動學與動力學行為、接觸邊界條件與結(jié)構(gòu)動力學行為的相互作用等方面的研究：
　　1.分析了貼片式壓電振子的履帶驅(qū)動原理，針對其功率較小的問題，提出利用夾心式結(jié)構(gòu)壓電振子驅(qū)動履帶的原理和方法。通過梁中四組壓電陶瓷具有90度相位差的電壓激勵，激發(fā)梁兩端圓環(huán)上沿圓周的行波，經(jīng)摩擦驅(qū)動履帶運動；
　　2.以工作模態(tài)頻率差和干擾模態(tài)頻率差為目標，利用Isight優(yōu)化軟件的多目標優(yōu)化

3、工具箱調(diào)用ANSYS有限元程序進行迭代運算，對壓電振子結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。工作模態(tài)頻率差由優(yōu)化前的605Hz縮小到8Hz，前、后干擾模態(tài)頻率差由優(yōu)化前的169Hz和400Hz分別增大到1098Hz和1323Hz；
　　3.通過實驗研究了原理樣機的運動特性：其最佳工作頻率為35.1kHz，啟動時間為120ms，制動時間為25ms；瞬時運動速度呈周期性變化；在500Vpp的驅(qū)動電壓下，平均運動速度為72mm/s；在320Vpp的驅(qū)動電壓下