本文關(guān)鍵詞：載人月球車(chē)柔性金屬車(chē)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

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【摘要】：目前我國(guó)已經(jīng)成功完成了嫦娥三號(hào)任務(wù)。根據(jù)規(guī)劃我國(guó)也將于2025年左右實(shí)現(xiàn)載人登月。月球車(chē)表面復(fù)雜而惡劣的環(huán)境對(duì)載人月球車(chē)的牽引性能、承載能力和舒適性提出了更高的要求,而由于月表白天溫度可達(dá)150攝氏度,晚上最低零下180攝氏度,使得地球上比較成熟的橡膠輪胎技術(shù)無(wú)法應(yīng)用到月球上,因此載人月球車(chē)車(chē)輪的研究相對(duì)于月球車(chē)其他部分來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較全新的領(lǐng)域,從而使載人月球車(chē)車(chē)輪成為了目前各航天機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。本文主要對(duì)載人月球車(chē)柔性金屬車(chē)輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)研究,針對(duì)Apollo載人月球車(chē)車(chē)輪牽引力不足造成的嚴(yán)重打滑現(xiàn)象提出了XCU型的柔性金屬車(chē)輪結(jié)構(gòu),根據(jù)車(chē)輛地面力學(xué)和塑性土壤力學(xué)的相關(guān)理論對(duì)XCU型車(chē)輪和Apollo載人月球車(chē)車(chē)輪在月表不同路面上的行駛能力進(jìn)行了深入的研究和分析,本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)闡述了XCU型車(chē)輪構(gòu)型的設(shè)計(jì)思路,利用soildworks軟件進(jìn)行了相關(guān)零部件的三維建模,并利用其自帶的simulation模塊對(duì)車(chē)輪各組成部分進(jìn)行了相關(guān)的力學(xué)分析,結(jié)果顯示車(chē)輪各組成部分的構(gòu)型滿(mǎn)足力學(xué)要求。(2)本文基于車(chē)輛地面力學(xué)、塑性土壤力學(xué)等相關(guān)理論知識(shí)將載人月球車(chē)在月球表面行駛時(shí)可能遇到的路面情況進(jìn)行了歸納總結(jié),提出并分別構(gòu)建了Apollo載人月球車(chē)車(chē)輪和XCU型車(chē)輪在松軟月壤路面、混有火山玻璃的松軟月壤路面、堅(jiān)硬巖石路面三種基本路面上行駛時(shí)的力學(xué)模型,并對(duì)兩種車(chē)輪分別進(jìn)行了掛鉤牽引力的計(jì)算,此外又對(duì)兩種車(chē)輪在混有火山玻璃的堅(jiān)硬巖石路面、松軟月壤與堅(jiān)硬巖石組合路面以及混有火山玻璃的松軟月壤路面與堅(jiān)硬巖石路面的組合面上的行駛情況進(jìn)行了相關(guān)的對(duì)比分析和計(jì)算。與其他相關(guān)研究對(duì)比本文建立的車(chē)輪路面工況更加的豐富和全面,相比以往的單一松軟月壤路面的相關(guān)分析和研究,本文能夠在多個(gè)不同路面對(duì)車(chē)輪的牽引能力做出對(duì)比,分析結(jié)果更具有參考價(jià)值。且通過(guò)最終計(jì)算發(fā)現(xiàn)XCU型車(chē)輪除了在巖石路面上的牽引能力不及Apollo車(chē)輪,其他路面的表現(xiàn)均好于A(yíng)pollo車(chē)輪。(3)基于車(chē)輛的爬坡、越障、和跨越溝壑能力需要通過(guò)動(dòng)力學(xué)軟件或相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,因此本文利用Adams軟件對(duì)兩種車(chē)輪的車(chē)輛進(jìn)行了動(dòng)學(xué)學(xué)仿真性,利用soildworks軟件建立車(chē)架和路面的三維模型,然后將車(chē)架分別與Apollo月球車(chē)車(chē)輪和XCU型車(chē)輪進(jìn)行裝配,在定義好車(chē)輛與路面的接觸模型之后導(dǎo)入到Adams軟件中分別進(jìn)行兩種車(chē)輛的爬坡、跨越壕溝和越障的模擬分析,其中爬坡分析時(shí)的坡道有兩種分別為20o和25o的坡道,壕溝寬度為0.4m,越障分析時(shí)包括了車(chē)輛雙邊越障和單邊越障,障礙物高度均為0.3m,最終通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)裝有XCU型車(chē)輪的月球車(chē)在越障上的表現(xiàn)明顯好于A(yíng)pollo載人月球車(chē),尤其是單邊越障,其他路況兩種車(chē)輛表現(xiàn)均良好。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V476.3

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