本文關(guān)鍵詞：基于驅(qū)動(dòng)性能試驗(yàn)的載人月球車車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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【摘要】：從無人探月到載人探月是我國(guó)未來探月工程任務(wù)的必然趨勢(shì)。載人月球車能夠搭載宇航員、采樣和科學(xué)儀器等實(shí)現(xiàn)高承載、較大移動(dòng)速度和較長(zhǎng)行駛距離的探測(cè)任務(wù),其車輪作為關(guān)鍵組成部件之一,與月球表面直接接觸并反饋地形信息,對(duì)于載人月球車適應(yīng)復(fù)雜的月面地形環(huán)境具有非常重要的作用。目前,國(guó)內(nèi)開展的相關(guān)研究并不多。試驗(yàn)是開展車輪設(shè)計(jì)十分重要的技術(shù)手段,它能驗(yàn)證車輪性能的好壞,也能通過試驗(yàn)分析影響車輪性能的因素,使車輪的設(shè)計(jì)更具有針對(duì)性。為使載人月球車的車輪具有良好的吸振性、行駛平順性、乘坐舒適性和良好的驅(qū)動(dòng)性能,使月球車能夠按照預(yù)定的軌跡行駛,車輪具有較好的牽引性能才能產(chǎn)生足夠的牽引力,良好的轉(zhuǎn)向靈活性使車輪能夠及時(shí)避讓障礙物,本文從牽引性能和轉(zhuǎn)向性能兩方面對(duì)車輪進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)性能試驗(yàn)研究,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行載人月球車金屬?gòu)椥攒囕喌慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。尺寸參數(shù)(直徑和寬度)、輪刺參數(shù)(輪刺高度和輪刺數(shù)量)和運(yùn)行參數(shù)(垂直載荷和行駛速度)對(duì)車輪的驅(qū)動(dòng)性能有很大的影響,本文通過改變單一參數(shù)的方法,研究該參數(shù)的變化對(duì)車輪驅(qū)動(dòng)性能影響。增大各結(jié)構(gòu)參數(shù)和垂直載荷均能有效提高車輪的牽引性能,但影響程度和方式卻不同,與增加直徑相比,寬度增加時(shí)車輪的能量損耗更低,效率更高;輪刺參數(shù)的增加在提高車輪牽引性能的同時(shí),車輪振動(dòng)的頻率和幅度明顯變大;彈性車輪和剛性車輪的對(duì)比分析表明,彈性車輪的牽引性能比剛性車輪更好。寬度和輪刺高度增加時(shí)車輪的轉(zhuǎn)向性能降低的更顯著,但對(duì)轉(zhuǎn)向性能的影響不如對(duì)牽引性能影響的程度大。彈性車輪的驅(qū)動(dòng)性能明顯好于剛性車輪,因此載人月球車采用彈性車輪。本文設(shè)計(jì)了多種彈性車輪的結(jié)構(gòu)方案,經(jīng)對(duì)比分析確定最佳的設(shè)計(jì)方案,并結(jié)合對(duì)車輪驅(qū)動(dòng)性能的試驗(yàn)研究,進(jìn)行了載人月球車金屬?gòu)椥攒囕喌慕Y(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì),滿足載人月球車車輪的功能和技術(shù)指標(biāo)要求。利用Pro/E進(jìn)行了載人月球車金屬?gòu)椥攒囕喌慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并使用ANSYS軟件對(duì)設(shè)計(jì)的車輪及其關(guān)鍵部件進(jìn)行了有限元分析,車輪的強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求,為載人月球車的車輪結(jié)構(gòu)提供了重要的有價(jià)值的參考。
【關(guān)鍵詞】：載人月球車 車輪 牽引性能 轉(zhuǎn)向性能 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
【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;V416.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題來源及研究背景和意義10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-21
• 1.2.1 國(guó)外載人月球車車輪研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 國(guó)外無人星球探測(cè)車車輪研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)無人星球探測(cè)車車輪研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 本課題的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第2章 載人月球車車輪驅(qū)動(dòng)性能試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 月壤的物理及力學(xué)性質(zhì)分析22-24
• 2.2.1 月壤的物理性質(zhì)22-23
• 2.2.2 月壤的力學(xué)性質(zhì)23-24
• 2.3 載人月球車車輪驅(qū)動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)24-26
• 2.3.1 車輪驅(qū)動(dòng)性能測(cè)試裝置24-26
• 2.3.2 控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)26
• 2.4 試驗(yàn)用剛性車輪設(shè)計(jì)26-30
• 2.4.1 車輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-28
• 2.4.2 車輪關(guān)鍵部件的強(qiáng)度校核28-29
• 2.4.3 車輪的加工與總成29-30
• 2.5 載人月球車車輪驅(qū)動(dòng)性能試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)30-33
• 2.5.1 車輪驅(qū)動(dòng)性能指標(biāo)分析30
• 2.5.2 車輪的試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定30-31
• 2.5.3 試驗(yàn)項(xiàng)目分組31-32
• 2.5.4 試驗(yàn)過程32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第3章 載人月球車車輪牽引性能研究34-50
• 3.1 引言34
• 3.2 車輪前進(jìn)力學(xué)模型概述34-36
• 3.3 尺寸參數(shù)對(duì)車輪牽引性能影響36-41
• 3.3.1 直徑的影響36-39
• 3.3.2 寬度的影響39-41
• 3.4 輪刺參數(shù)對(duì)車輪牽引性能影響41-46
• 3.4.1 輪刺高度的影響41-43
• 3.4.2 輪刺數(shù)量的影響43-46
• 3.5 運(yùn)行參數(shù)對(duì)車輪牽引性能影響46-47
• 3.5.1 垂直載荷的影響46-47
• 3.5.2 前進(jìn)速度的影響47
• 3.6 剛性車輪與彈性篩網(wǎng)輪的牽引性能對(duì)比分析47-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第4章 載人月球車車輪轉(zhuǎn)向性能研究50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 車輪轉(zhuǎn)向力學(xué)模型概述50-52
• 4.3 尺寸參數(shù)對(duì)車輪轉(zhuǎn)向性能影響52-56
• 4.3.1 直徑的影響52-54
• 4.3.2 寬度的影響54-56
• 4.4 輪刺參數(shù)對(duì)車輪轉(zhuǎn)向性能影響56-60
• 4.4.1 輪刺高度的影響56-58
• 4.4.2 輪刺數(shù)量的影響58-60
• 4.5 運(yùn)行參數(shù)對(duì)車輪轉(zhuǎn)向性能影響60-62
• 4.5.1 垂直載荷的影響60-61
• 4.5.2 轉(zhuǎn)向速度的影響61-62
• 4.6 剛性車輪與彈性篩網(wǎng)輪的轉(zhuǎn)向性能對(duì)比分析62-63
• 4.7 本章小結(jié)63-64
• 第5章 載人月球車金屬?gòu)椥攒囕喗Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)64-82
• 5.1 引言64
• 5.2 載人月球車車輪的功能要求和技術(shù)指標(biāo)64-65
• 5.2.1 功能要求64-65
• 5.2.2 技術(shù)指標(biāo)要求65
• 5.3 載人月球車金屬?gòu)椥攒囕喎桨冈O(shè)計(jì)65-69
• 5.3.1 彈性胎面車輪65-66
• 5.3.2 網(wǎng)面編織式胎面車輪66-67
• 5.3.3 彈性輪輻式車輪67-68
• 5.3.4 在胎面與輪輞之間安裝彈性機(jī)構(gòu)的車輪68-69
• 5.4 載人月球車車輪結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)69-77
• 5.4.1 輪刺效應(yīng)分析69-72
• 5.4.2 車輪的輪刺參數(shù)設(shè)計(jì)72-75
• 5.4.3 車輪的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)75-77
• 5.5 載人月球車金屬?gòu)椥攒囕喗Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)77-81
• 5.5.1 車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)77-78
• 5.5.2 車輪及其關(guān)鍵承力部件的有限元分析78-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 致謝88

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 尚建忠;空間探測(cè)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)研究[D];華中科技大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：574685