月球車用行星車輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)

第38卷　第6期

2006年6月

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

月球車用行星車輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)

高海波1,2,孟慶鑫,鄧宗全,方海濤122

(1.哈爾濱工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,哈爾濱150001,E-mail:gaohaibo@hi.tedu.cn;

2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,哈爾濱150001)

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

函數(shù)對其進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).該優(yōu)化數(shù)學(xué)模型包含離散整形變量、離散實(shí)型變量和連續(xù)變量,有多個(gè)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(jì)算程序,所得的結(jié)果符合實(shí)際要求.

關(guān)鍵詞:月球車;行星車輪;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號:TH132.425文獻(xiàn)標(biāo)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(qū)動輪系行星車輪的質(zhì)量最輕為目標(biāo)函數(shù).由于行星車輪

中使用的電機(jī)已經(jīng)確定,電機(jī)套筒和軸承的尺寸

也可以確定,則行星車輪的質(zhì)量主要是由中心齒

輪、過渡齒輪和驅(qū)動齒輪的質(zhì)量決定

.由4套如圖1所示的行星車輪組成.從動力學(xué)分析的角度來看,行星車輪的質(zhì)量越小,月球車的非簧載質(zhì)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(qiáng)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(shè)計(jì)

方法.本文以行星車輪的質(zhì)量最輕和保證行星車

輪具有較強(qiáng)的越障能力為目標(biāo)函數(shù),實(shí)為兩個(gè)目

標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題,通過目標(biāo)函數(shù)的轉(zhuǎn)換,可

以將越障能力這個(gè)目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為有效的約束,

從而使優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)函數(shù)的問題,即以

收稿日期:2004-03-15.

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)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(dǎo)師.1.中心齒輪2.過渡齒輪3.驅(qū)動齒輪圖1　行星車輪原理示意圖

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