该行走轮面向低重力、松散星壤覆盖的地外天体巡视任务,属于巡视器底盘与星面接触的末端执行部件,主要承担承载、牵引、越障、缓冲和姿态稳定等功能。与普通车辆轮胎不同,星球漫游车在任务过程中无法依赖常规充气结构,也难以获得地面维修条件,因此轮体需要在轻量化、可靠性和通过性之间取得平衡。模型中轮面采用分段式高花纹胎面,外轮廓布置连续折线形凸起,能够在松软沙土、碎石坡和硬质岩面之间切换接触状态。胎面花纹并非单纯装饰结构,其折线走向可以增加轮壤接触时的剪切面积,降低车轮在低附着表面上空转滑转的概率;较宽的周向分段也有利于把局部载荷分散到多个接触块上,减少单点嵌入石块后造成的卡滞。
从轮体内部看,该方案没有采用刚性轮毂直接连接外圈的做法,而是设置多组弯曲弹性辐条。辐条沿周向均匀分布,形态呈弧形过渡,端部与外圈和中心轮毂形成可靠连接。这样的结构使车轮在受到垂向冲击时,外圈可产生有限变形,辐条通过弯曲吸能,相当于把部分悬架功能集成到车轮内部。对于小型漫游车而言,底盘悬架行程往往受限于整车包络,轮内弹性结构能够补充缓冲能力,在越过石块、落入浅坑或承受着陆残余冲击时,降低冲击载荷向驱动轴和车体传递的峰值。
中心轮毂区域设置了与驱动输出端匹配的安装界面,孔位围绕轴线分布,可用于连接轮毂轴、减速器输出法兰或驱动电机组件。建模时需要重点控制安装孔的节圆直径、孔位相位和配合面同轴度,因为这些边界直接决定车轮能否装入现有巡视器底盘。外圈与轮毂之间的径向空间留给弹性辐条,既保证足够的变形行程,也避免辐条在满载压缩时与轮毂、胎面支撑筋发生干涉。轮体轴向宽度相对较大,有利于降低接地比压;在松散星壤中,较宽的接地带可以让车轮更快形成承载土埂,提高牵引效率。
设计思路上,该轮体把越野胎面、弹性承载和轻量化骨架合并为一个总成。外圈花纹块之间保留凹槽,可在滚动过程中让碎石和沙土及时脱离,减少夹石导致的跳动;内部弧形辐条则在受载后产生可恢复变形,使轮体在不平地形上保持较大的接触包角。若用于工程验证,还需结合整车质量、单轮载荷、行驶速度和目标地形坡度校核辐条截面厚度、外圈刚度以及连接孔强度。过低的轮体刚度会造成转向阻力增大和滚动迟滞,过高的刚度又会削弱吸能效果,使车轮在硬石冲击中把载荷直接传给驱动机构。
在安装边界方面,车轮总成的外径决定底盘离地高度,也影响越障时能够翻越的垂直障碍尺寸;轴向宽度则与轮距、转向空间和折叠收纳状态相关。中心法兰面到轮体两侧的距离需要与转向节、驱动桥和悬架摆臂保持间隙,尤其在轮体受冲击变形后,弹性辐条和外圈不得摩擦制动、线缆或车架构件。若多轮编组使用,还应保证各轮花纹相位、安装方向和滚动半径一致,避免直线行驶时产生附加偏航。整体结构适合用于深空探测漫游车原理样机、星面移动平台教学验证、小型越野机器人底盘开发以及轮壤通过性仿真分析,能够直观展示非充气弹性车轮在复杂地形中的结构组成与工程实现方式。
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