本文關(guān)鍵詞：月壤樣品整形機(jī)構(gòu)低重力展開及樣品轉(zhuǎn)移特性試驗(yàn)研究

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【摘要】：探月三期工程的實(shí)施將極大地推動(dòng)我國對(duì)月球土壤鉆取技術(shù)的發(fā)展,成為進(jìn)一步對(duì)其他地外星體探測的技術(shù)基礎(chǔ)。月壤鉆采裝置中樣品整形機(jī)構(gòu)是其重要組成部分,其功能一方面是對(duì)月壤樣品軟袋進(jìn)行纏繞整形,將樣品安置在樣品容器中。另一方面,完成整形后的樣品容器發(fā)生下落轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng),落入上升器的密封容器中。此后,整形機(jī)構(gòu)在展開機(jī)構(gòu)的作用下發(fā)生避讓展開運(yùn)動(dòng),為上升器起飛提供足夠的空間。由于月面與地面重力加速度和姿態(tài)不同,故整形機(jī)構(gòu)展開及樣品轉(zhuǎn)移的低重力模擬試驗(yàn)成為鉆取采樣技術(shù)中重點(diǎn)研究的內(nèi)容之一。由于傳統(tǒng)低重力試驗(yàn)方法不具有普適性,針對(duì)展開特性,本文基于拉格朗日模型提出一種新的試驗(yàn)方法,即被動(dòng)式凸輪廓線力矩補(bǔ)償法,通過全程抵消重力矩的六分之五而達(dá)到模擬低重力的效果。針對(duì)樣品容器轉(zhuǎn)移特性,本文在低重力試驗(yàn)方法上分別就轉(zhuǎn)移的沖擊特性與運(yùn)動(dòng)學(xué)特性采取了動(dòng)量等效和力等效的原理。根據(jù)低重力模擬原理進(jìn)行了地面測試裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析,在展開特性模擬測試裝置中重點(diǎn)設(shè)計(jì)了凸輪廓線與配重組件,分析了其主要承力件的強(qiáng)度剛度。在轉(zhuǎn)移特性模擬測試裝置中對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置與姿態(tài)角調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行了功能性分析。本文對(duì)低重力模擬裝置所帶來的誤差源進(jìn)行了理論分析。對(duì)展開特性模擬裝置引入的懸吊點(diǎn)位置、摩擦、凸輪機(jī)構(gòu)非共面等誤差源進(jìn)行了計(jì)算,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)以便消除或減小誤差。對(duì)轉(zhuǎn)移特性模擬測試的誤差進(jìn)行分析并計(jì)算了受著陸姿態(tài)影響時(shí)的最大誤差量。利用ADAMS進(jìn)行了整形機(jī)構(gòu)展開特性與樣品轉(zhuǎn)移特性的模擬,對(duì)展開特性重點(diǎn)仿真了引入誤差源時(shí)引起的模擬測試誤差量以及月面中展開運(yùn)動(dòng)參數(shù)。對(duì)轉(zhuǎn)移特性重點(diǎn)仿真了不同工況下的沖擊力、沖擊速度,為試驗(yàn)測試提供了對(duì)比數(shù)據(jù)。本文對(duì)樣品容器的轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了試驗(yàn)平臺(tái)的搭建,并分析了樣品轉(zhuǎn)移模擬裝置測試精度。對(duì)樣品轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)分別進(jìn)行了不同姿態(tài)角工況時(shí)的沖擊特性、運(yùn)動(dòng)特性地面低重力模擬測試。結(jié)合仿真數(shù)據(jù)對(duì)比分析試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了模擬測試裝置的有效性。本課題的應(yīng)用價(jià)值在于其試驗(yàn)方法可對(duì)其他類似試驗(yàn)提供參考,仿真和試驗(yàn)數(shù)據(jù)可作為衡量整形機(jī)構(gòu)月面運(yùn)動(dòng)特性和產(chǎn)品優(yōu)化的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：月壤樣品 整形機(jī)構(gòu) 展開特性 樣品轉(zhuǎn)移特性 低重力模擬
【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)】：V476.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外低重力模擬技術(shù)研究現(xiàn)狀及分析11-17
• 1.2.1 國外技術(shù)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 國內(nèi)技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 典型技術(shù)對(duì)比分析16-17
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 整形機(jī)構(gòu)展開特性模擬試驗(yàn)方法與裝置設(shè)計(jì)19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 整形機(jī)構(gòu)展開特性及測試需求分析19-20
• 2.2.1 整形機(jī)構(gòu)展開特性分析19
• 2.2.2 展開特性測試需求分析19-20
• 2.3 低重力展開模擬試驗(yàn)方法分析20-24
• 2.3.1 試驗(yàn)方法對(duì)比分析20-22
• 2.3.2 展開過程動(dòng)力學(xué)模型22-23
• 2.3.3 凸輪廓線配重法原理分析23-24
• 2.4 低重力展開模擬試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)24-28
• 2.4.1 裝置結(jié)構(gòu)組成24-25
• 2.4.2 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)25-27
• 2.4.3 凸輪支架承力分析27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 整形機(jī)構(gòu)展開特性測試誤差分析與仿真29-48
• 3.1 引言29
• 3.2 測試系統(tǒng)誤差源分析29-38
• 3.2.1 誤差源單因素分析29-36
• 3.2.2 系統(tǒng)誤差綜合分析36-38
• 3.3 測試裝置結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)38-39
• 3.4 展開特性仿真分析39-47
• 3.4.1 仿真模型的建立39-41
• 3.4.2 裝置功能性仿真分析41-43
• 3.4.3 測試誤差仿真分析43-44
• 3.4.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析44-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 樣品轉(zhuǎn)移特性低重力模擬測試裝置研制48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 測試裝置功能需求分析48-49
• 4.3 樣品容器轉(zhuǎn)移特性測試方法49-52
• 4.3.1 樣品容器轉(zhuǎn)移沖擊特性測試方法49-51
• 4.3.2 樣品容器轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)特性測試方法51-52
• 4.4 轉(zhuǎn)移特性測試裝置設(shè)計(jì)與分析52-58
• 4.4.1 裝置結(jié)構(gòu)組成52-53
• 4.4.2 內(nèi)筒釋放裝置53-55
• 4.4.3 外筒釋放裝置55-57
• 4.4.4 姿態(tài)調(diào)節(jié)裝置57-58
• 4.5 樣品轉(zhuǎn)移測試系統(tǒng)集成58-60
• 4.5.1 樣品容器轉(zhuǎn)移沖擊特性測試系統(tǒng)集成58-59
• 4.5.2 樣品容器轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)特性測試系統(tǒng)集成59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第5章 樣品轉(zhuǎn)移特性低重力模擬試驗(yàn)研究61-77
• 5.1 引言61
• 5.2 低重力模擬測試裝置精度分析61-64
• 5.2.1 沖擊特性測試精度分析61-63
• 5.2.2 運(yùn)動(dòng)特性測試精度分析63-64
• 5.3 樣品轉(zhuǎn)移低重力模擬誤差分析64-66
• 5.4 樣品轉(zhuǎn)移仿真分析66-69
• 5.4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型建立66-67
• 5.4.2 轉(zhuǎn)移特性仿真分析67-69
• 5.5 沖擊特性測試分析69-72
• 5.5.1 測試裝置標(biāo)定方法69-70
• 5.5.2 沖擊力測試分析70-72
• 5.6 運(yùn)動(dòng)特性測試分析72-76
• 5.6.1 試驗(yàn)裝置標(biāo)定方法72-73
• 5.6.2 運(yùn)動(dòng)速度測試分析73-75
• 5.6.3 位置偏差測試分析75-76
• 5.7 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果82-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：559568