夾心式壓電驅(qū)動(dòng)履帶行駛系統(tǒng)的研究.pdf

1、在我國(guó)二、三期探月工程中，月面巡視探測(cè)器（月球車(chē)）是實(shí)現(xiàn)科學(xué)目標(biāo)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(chē)基本形式中，履帶式以其在越障能力強(qiáng)、沉降小、牽引力大等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，但其驅(qū)動(dòng)輪系的機(jī)構(gòu)復(fù)雜、重量大阻礙了在月面探測(cè)上的應(yīng)用。本課題利用壓電激勵(lì)和摩擦驅(qū)動(dòng)基本原理，以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量小、能耗小和抗污染能力強(qiáng)為目標(biāo)，探索履帶式月面巡視探測(cè)器行駛系統(tǒng)的壓電驅(qū)動(dòng)新原理。在前期貼片式月球車(chē)研究基礎(chǔ)上，提出了一種夾心式

2、壓電驅(qū)動(dòng)履帶行駛系統(tǒng)，開(kāi)展了壓電振子結(jié)構(gòu)優(yōu)化、表面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)行為、接觸邊界條件與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)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(dòng)原理，針對(duì)其功率較小的問(wèn)題，提出利用夾心式結(jié)構(gòu)壓電振子驅(qū)動(dòng)履帶的原理和方法。通過(guò)梁中四組壓電陶瓷具有90度相位差的電壓激勵(lì)，激發(fā)梁兩端圓環(huán)上沿圓周的行波，經(jīng)摩擦驅(qū)動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)；
　　2.以工作模態(tài)頻率差和干擾模態(tài)頻率差為目標(biāo)，利用Isight優(yōu)化軟件的多目標(biāo)優(yōu)化

3、工具箱調(diào)用ANSYS有限元程序進(jìn)行迭代運(yùn)算，對(duì)壓電振子結(jié)構(gòu)進(jìn)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(guò)實(shí)驗(yàn)研究了原理樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性：其最佳工作頻率為35.1kHz，啟動(dòng)時(shí)間為120ms，制動(dòng)時(shí)間為25ms；瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)速度呈周期性變化；在500Vpp的驅(qū)動(dòng)電壓下，平均運(yùn)動(dòng)速度為72mm/s；在320Vpp的驅(qū)動(dòng)電壓下