载人月球车凹面车轮结构设计及优化分析

发布时间：2017-11-17 01:05

本文关键词：载人月球车凹面车轮结构设计及优化分析

【摘要】：载人月球车作为深空探测的发展趋势,受到广泛而深入的研究,是提高探测效率、拓展探测区域、增加研究项目所依赖的载体。月表覆盖着平均厚度为5～10m深的月壤,颗粒细小,承载力差,摩擦角大,粘聚力小,且易扬尘等特征,可能导致扬尘太高或下陷太深等困境。载人月球车相对无人巡视器,载重大、车速快,主要以在松软月壤的通过性为主要设计目标。考虑到特殊月面环境和不可知性,并满足强度、承载能力以及吸震性能的要求,车轮成为其研究重点。基于上述诸多问题,本文针对国内外月球车车轮的研究现状和在实践过程中表现的不足,通过大量的文献综述、试验研究和理论分析,取得了以下研究成果： (1)因国内外星球探测器绝大部分采用凸面轮,在松软非结构化路面上行走属于点或线接触,易于沉陷、扬尘,且存在稳定性不足的特点,考虑采用凹面轮设计理论。 (2)建立凹面轮的轮壤相互作用模型、月壤模型和沉陷模型,提出了沉陷、牵引力和驱动力矩作为性能评价指标,应用ABAQUS软件对凹面轮进行仿真分析,得出凹面轮宽度、直径和凹进深度等是其性能灵敏性高的参数。 (3)在松软月面上,若凹面轮凹进深度与凸面轮凸起高度相同时,凹面轮比凸面轮在侧倾稳定性和防扬尘等特性上具有较大优势。 (4)针对重复路线、转向、爬坡等工况,对比分析了凸面轮与凹面轮车轮沉陷、牵引力和驱动力矩,可知凹面轮优于凸面轮；针对凹面轮,得出了弹性模量、内摩擦角和滑移率等参数与车轮运动相关性。 (5)针对四轮凹面轮月球车,在四轮不同接触工况下,获取了整车行驶稳定性和倾斜角度,为月球车行驶路线选择和应对障碍提供参考依据。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V476.3

【参考文献】

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