本文關(guān)鍵詞：月壤深層采樣回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件溫度場分析

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【摘要】：探月三期工程的主要任務(wù)是在月球表面鉆取長度不小于2m且保持層理信息的月壤樣品�；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件是采樣系統(tǒng)中最主要的動(dòng)力裝置,為取心鉆具提供足夠的回轉(zhuǎn)動(dòng)力,保證鉆具能夠按照不同的采樣對象進(jìn)行相應(yīng)需求模式的鉆進(jìn),其工作狀態(tài)和可靠性極為關(guān)鍵�；剞D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件在進(jìn)行月壤采樣工作時(shí)處于真空高低溫交變的月面環(huán)境,溫度場成為決定其性能的主要因素之一,基于此背景展開對回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件溫升特性的理論與試驗(yàn)研究。本文采用熱阻網(wǎng)絡(luò)法對回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的溫度場進(jìn)行理論分析,首先針對回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的系統(tǒng)組成和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行原理性分析,分別對電機(jī)部分和行星減速器部分內(nèi)部共計(jì)五類的熱源進(jìn)行精確計(jì)算。其次根據(jù)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件正常工作時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部及其與外界的熱量交換關(guān)系,構(gòu)建相應(yīng)的熱阻網(wǎng)絡(luò)理論分析模型,并將實(shí)際元件的熱阻數(shù)值及熱源產(chǎn)熱數(shù)值等物理參數(shù)代入到熱阻網(wǎng)絡(luò)中,完成現(xiàn)實(shí)問題的參數(shù)化建模。然后遵循熱力學(xué)第一定律建立整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)傳熱節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)熱量平衡方程組,采用秩1擬Newton法進(jìn)行數(shù)值求解,通過MATLAB編程得到回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件在各工作模式下關(guān)鍵構(gòu)件的溫升曲線及系統(tǒng)整體的穩(wěn)態(tài)溫度場和瞬態(tài)溫度場。最后開展回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的真空測溫試驗(yàn),依照試驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟠罱ㄕ婵諟y溫試驗(yàn)臺(tái)并制定相應(yīng)的試驗(yàn)方案和試驗(yàn)流程,在試驗(yàn)室內(nèi)模擬月面真實(shí)環(huán)境,得到回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件可測節(jié)點(diǎn)在各個(gè)工作模型下的溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文針對月面特殊的真空環(huán)境,完成了回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件溫度場的理論分析和試驗(yàn)研究,并依照熱源的熱量分布與具體的傳熱路徑對熱阻網(wǎng)絡(luò)模型作進(jìn)一步的優(yōu)化;經(jīng)過試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)值的比較,兩者結(jié)果基本一致,證明了理論分析方法的合理性以及計(jì)算模型的準(zhǔn)確性;最終利用驗(yàn)證的理論模型預(yù)測回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件在月面采樣時(shí)的溫升狀況,給出其在各個(gè)工作模式下的安全工作時(shí)間,為探月三期工程月面鉆取采樣的順利實(shí)施提供技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】：月壤采樣 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件 溫度場 熱阻網(wǎng)絡(luò)法 真空測溫試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V476.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件溫度場的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 電機(jī)溫度場的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 齒輪溫度場的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 軸承溫度場的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件傳熱原理及熱源分析15-31
• 2.1 引言15
• 2.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)及傳熱原理15-18
• 2.2.1 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件組成結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.2 傳熱學(xué)基本原理16-18
• 2.3 電機(jī)部分熱源分析18-24
• 2.3.1 定子鐵心損耗的計(jì)算18-21
• 2.3.2 繞組銅損的計(jì)算21-22
• 2.3.3 永磁體渦流損耗的計(jì)算22-24
• 2.4 行星減速器部分熱源分析24-30
• 2.4.1 嚙合齒輪生熱分析24-28
• 2.4.2 滾動(dòng)軸承生熱分析28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 基于熱阻網(wǎng)絡(luò)法的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件溫度場分析31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 集總熱容法對回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件模型的簡化31-33
• 3.2.1 集總熱容法概述31-32
• 3.2.2 系統(tǒng)內(nèi)各元件的畢渥數(shù)檢驗(yàn)32-33
• 3.3 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件的熱阻網(wǎng)絡(luò)模型33-36
• 3.3.1 熱量的交換關(guān)系分析33
• 3.3.2 傳熱節(jié)點(diǎn)的劃分33-35
• 3.3.3 熱阻網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建35-36
• 3.4 熱阻計(jì)算與熱平衡方程組的建立36-41
• 3.4.1 熱阻的計(jì)算模型36-39
• 3.4.2 熱平衡方程組的建立39-41
• 3.5 熱平衡方程組的求解程序及結(jié)果分析41-44
• 3.5.1 數(shù)值分析求解原理41-42
• 3.5.2 MATLAB程序編寫流程42-43
• 3.5.3 計(jì)算結(jié)果及分析43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件真空測溫試驗(yàn)研究45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 真空測溫試驗(yàn)平臺(tái)的搭建45-52
• 4.2.1 試驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的搭建46-49
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的搭建49-50
• 4.2.3 試驗(yàn)環(huán)境控制系統(tǒng)的搭建50-52
• 4.3 真空測溫試驗(yàn)總體方案52-55
• 4.3.1 真空測溫節(jié)點(diǎn)的選擇52-53
• 4.3.2 試驗(yàn)條件的方案制定53
• 4.3.3 測溫試驗(yàn)的具體流程53-55
• 4.4 真空測溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件熱阻網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及工作溫升預(yù)測57-67
• 5.1 引言57
• 5.2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)化57-59
• 5.2.1 基于熱量分布的熱阻網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)化57-58
• 5.2.2 熱阻網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)化結(jié)果分析58-59
• 5.3 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部件熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的精確度分析59-62
• 5.3.1 理論計(jì)算結(jié)果與真空試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析59-61
• 5.3.2 熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的誤差分析61-62
• 5.4 基于熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的工作溫升理論性預(yù)測62-66
• 5.4.1 外太空熱流輻射作用結(jié)果分析62-63
• 5.4.2 實(shí)際工作模式下穩(wěn)態(tài)溫度場的理論預(yù)測63-65
• 5.4.3 各工作模式下持續(xù)采樣安全時(shí)間的理論預(yù)測65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73

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