本文關(guān)鍵詞：星球車輪原地運(yùn)動(dòng)作用力學(xué)及動(dòng)態(tài)沉陷研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著中國(guó)月球探測(cè)工程的開展以及火星探測(cè)計(jì)劃的確立,星球探測(cè)車的作用變得越來(lái)越重要。星球車可以搭載各種科學(xué)儀器在星球表面自主移動(dòng),是星球探測(cè)的重要平臺(tái)和技術(shù)手段。研究星球車輪與松軟地形的動(dòng)態(tài)作用規(guī)律可以避免星球車在移動(dòng)過(guò)程中由于滑轉(zhuǎn)和側(cè)向滑移導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)失效,為車輪的設(shè)計(jì)和星球車的軌跡規(guī)劃及相應(yīng)控制策略提供理論基礎(chǔ)。本文基于地面力學(xué)的相關(guān)理論,采用半經(jīng)驗(yàn)方法針對(duì)星球車單個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪進(jìn)行原地轉(zhuǎn)向和原地滑轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)態(tài)沉陷和力學(xué)特性進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)室已有的車輪原地轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上,補(bǔ)充進(jìn)行了車輪滑轉(zhuǎn)沉陷實(shí)驗(yàn)。分析了垂直載荷、輪刺高度等參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沉陷量和力學(xué)參數(shù)的影響,得出了垂直載荷、輪刺高度和實(shí)驗(yàn)初始條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大影響的結(jié)論。從地面力學(xué)基本理論出發(fā),通過(guò)對(duì)分布應(yīng)力的積分,得到了車輪原地轉(zhuǎn)向沉陷量模型;并進(jìn)一步根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到了沉陷指數(shù)隨著轉(zhuǎn)向角度發(fā)生改變的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式;進(jìn)而將沉陷指數(shù)公式帶入到沉陷量模型中得到了車輪原地轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)沉陷模型;建立了轉(zhuǎn)向力矩積分模型,并分析了車輪轉(zhuǎn)向時(shí)力矩與模型存在誤差的原因,改進(jìn)了轉(zhuǎn)向力矩積分模型,得到了能夠反映輪刺效應(yīng)的原地轉(zhuǎn)向修正模型;通過(guò)引入了車輪等效集中力的概念,推導(dǎo)了轉(zhuǎn)向力矩的簡(jiǎn)化模型。建立了車輪原地滑轉(zhuǎn)沉陷動(dòng)態(tài)力學(xué)模型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了沉陷指數(shù)隨車輪旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算公式,通過(guò)該模型提高了車輪原地滑轉(zhuǎn)時(shí)沉陷量模型的精度;推導(dǎo)了此時(shí)車輪各部分剪切位移的表達(dá)形式,優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)力矩和掛鉤牽引力的動(dòng)態(tài)力學(xué)模型;進(jìn)一步,為了適應(yīng)實(shí)時(shí)計(jì)算,通過(guò)數(shù)據(jù)擬合的方式,獲得了車輪沉陷量、驅(qū)動(dòng)力矩和掛鉤牽引力的時(shí)變函數(shù)模型、驅(qū)動(dòng)力矩關(guān)于沉陷量的函數(shù)模型和牽引力關(guān)于驅(qū)動(dòng)力矩的函數(shù)模型。分析了各個(gè)模型的最大相對(duì)誤差和確定系數(shù),基于地面力學(xué)理論的模型最大相對(duì)誤差都在10%以內(nèi),確定系數(shù)達(dá)到了0.95以上;除去極個(gè)別情況以外,簡(jiǎn)化模型的最大相對(duì)誤差都在20%,確定系數(shù)達(dá)到了0.80;通過(guò)對(duì)比模型計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得到了模型可以滿足一定的計(jì)算速度和精度要求的結(jié)論。
【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】：2015
【分類號(hào)】：V476

【參考文獻(xiàn)】

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1 孫剛;高峰;李雯;;地面力學(xué)及其在行星探測(cè)研究中的應(yīng)用[J];力學(xué)進(jìn)展;2007年03期

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1 王林;月球車車輪與土壤作用的力學(xué)特性分析與測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：1320369