当前位置:主页 > 科技论文 > 航空航天论文 >

夹心式压电驱动履带行驶系统的研究

发布时间:2018-09-08 14:11
【摘要】:在我国二、三期探月工程中,月面巡视探测器(月球车)是实现科学目标不可缺少的基础工具和必备手段。在现有的轮式、腿式和履带式三种月球车基本形式中,履带式以其在越障能力强、沉降小、牵引力大等特点受到广泛关注,但其驱动轮系的机构复杂、重量大阻碍了在月面探测上的应用。本课题利用压电激励和摩擦驱动基本原理,以结构简单、重量小、能耗小和抗污染能力强为目标,探索履带式月面巡视探测器行驶系统的压电驱动新原理。在前期贴片式月球车研究基础上,提出了一种夹心式压电驱动履带行驶系统,开展了压电振子结构优化、表面质点的运动学与动力学行为、接触边界条件与结构动力学行为的相互作用等方面的研究:1.分析了贴片式压电振子的履带驱动原理,针对其功率较小的问题,提出利用夹心式结构压电振子驱动履带的原理和方法。通过梁中四组压电陶瓷具有90度相位差的电压激励,激发梁两端圆环上沿圆周的行波,经摩擦驱动履带运动;2.以工作模态频率差和干扰模态频率差为目标,利用Isight优化软件的多目标优化工具箱调用ANSYS有限元程序进行迭代运算,对压电振子结构进行了优化。工作模态频率差由优化前的605Hz缩小到8Hz,前、后干扰模态频率差由优化前的169Hz和400Hz分别增大到1098Hz和1323Hz;3.通过实验研究了原理样机的运动特性:其最佳工作频率为35.1kHz,启动时间为120ms,制动时间为25ms;瞬时运动速度呈周期性变化;在500V_(pp)的驱动电压下,平均运动速度为72mm/s;在320V_(pp)的驱动电压下,牵引力为0.48N;驱动电压为300V_(pp)时,最大负载重量为1.44kg(样机自重0.4kg)。本文对夹心式压电驱动履带行驶系统进行了结构设计与工作机理的分析,通过对原理样机进行相关实验,验证了设计方案的可行性,但在理论建模、各元件装配工艺、设计及实验方面还需要做进一步的改进和完善,包括接触刚度、粗糙度、预压力与速度之间关系的科学解释和月面环境适应性的研究。
[Abstract]:In the second and third lunar exploration projects in China, lunar rover (lunar rover) is an indispensable basic tool and necessary means to achieve scientific goals. Among the existing three basic forms of the wheel type, leg type and crawler type, the crawler type has attracted wide attention because of its strong ability to overcome obstacles, small settlement and great traction, but the mechanism of its driving gear train is complex. The heavy weight hinders the application of lunar surface detection. Based on the basic principles of piezoelectric excitation and friction driving, the new piezoelectric driving principle of tracked lunar patrol detector is explored in this paper, aiming at simple structure, small weight, low energy consumption and strong anti-pollution ability. On the basis of the previous research on the sticker type lunar rover, a kind of sandwich piezoelectric driving crawler driving system is proposed. The piezoelectric oscillator structure optimization and the kinematics and dynamic behavior of the surface particle are carried out. The interaction between the contact boundary conditions and the dynamic behavior of the structure: 1. This paper analyzes the crawler driving principle of the sticker piezoelectric vibrator. Aiming at the problem of low power, the principle and method of using the sandwich piezoelectric vibrator to drive the crawler are put forward. Through the voltage excitation of 90 degree phase difference in four groups of piezoelectric ceramics in the beam, the traveling waves along the circumference of the two end rings of the beam are excited, and the crawler motion is driven by friction. Aiming at the working mode frequency difference and the interference mode frequency difference, the piezoelectric oscillator structure is optimized by using the multi-objective optimization toolbox of Isight optimization software and the iterative operation of ANSYS finite element program. The operating mode frequency difference is reduced from 605Hz before optimization to 8 Hz, and the frequency difference of interference mode before and after optimization increases from 169Hz and 400Hz to 1098Hz and 1323Hz respectively. The experimental results show that the optimal operating frequency is 35.1kHz, the start-up time is 120msand the braking time is 25ms; the instantaneous motion velocity varies periodically at 500V _ (pp) driving voltage, and the average motion speed is 72mm / s at 500V _ (pp) driving voltage, and at 320V_ (pp) driving voltage, the optimal operating frequency is 35.1 kHz, the braking time is 25ms, the average speed is 72mm / s at 500V _ (pp) driving voltage, and the driving voltage is 320V _ (pp). When the driving voltage is 300V _ (pp), the maximum load weight is 1.44kg (prototype deadweight 0.4kg). In this paper, the structure design and working mechanism of the sandwich piezoelectric drive crawler driving system are analyzed. The feasibility of the design scheme is verified by experiments on the prototype of the principle, but in the theoretical modeling, the assembly process of each component, Further improvements and improvements in design and experiment are needed, including the scientific interpretation of the relationship between contact stiffness, roughness, pre-pressure and velocity, and the study of the environmental adaptability of the lunar surface.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V476.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘方安;履带式摩托车[J];小型内燃机;1982年01期

2 崔丕瑛;履带式钻车涨圈连接的改进[J];工程机械;1989年05期

3 杨长殭;三履带式运行装置转弯工作情况[J];中国机械工程;1996年02期

4 ;东方红—120R橡胶履带式运泥车[J];农机市场;2006年03期

5 张曦;;履带式行走装置用组合式驱动轮设计[J];安徽科技;2012年04期

6 尚满喜;;可变位履带式地震废墟搜救机器人的设计[J];机械工程与自动化;2013年04期

7 周用权;王修斌;;履带式机耕船 用于多种类型农田作业的初步理论分析——浮式、可调船体、托板、履带式机耕船的建议方案[J];湖北机械;1979年02期

8 屈福平;气动履带式钻车的润滑油选用[J];凿岩机械气动工具;2004年04期

9 汪新军;;方圆首台履带式混凝土搅拌运输车[J];工程机械;2012年11期

10 杨长殭;履带式运行装置转弯工作情况[J];工程机械;1979年05期

相关会议论文 前4条

1 马家栋;刘志中;;履带式行走支架遥控收发射机的研制[A];第十一届全国煤矿自动化学术年会论文专辑[C];2001年

2 孙鹏;崔天宝;王涛;张宁;;自行履带式SF6多功能充气装置[A];山东电机工程学会2012年度学术年会论文集[C];2012年

3 德米特里.阿加波夫;罗曼.科瓦列夫;德米特里.波格雷洛夫;雷强;;虚拟环境中履带式机器人实时动力学仿真[A];第八届中国CAE工程分析技术年会暨2012全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2012年

4 董长征;孙静波;;履带式电加热装置在轴件烘装衬套中的应用[A];2000年大连国际海事技术交流会论文集(第一卷)[C];2000年

相关重要报纸文章 前10条

1 白明放 孙晓新 蒋文斌 朱喜安;履带式草皮修剪机的研制与应用[N];黄河报;2007年

2 袁春 张彦楠;履带式山地抢险综合车通过验收[N];石油管道报;2011年

3 记者 李青 通讯员 王磊;小型履带式多功能拖拉机首次亮相津洽会[N];中国技术市场报;2010年

4 ;新品履带式收割机[N];山西科技报;2002年

5 YMG记者 刘新国 通讯员 郗良文;3200吨履带式大吊车 历时68分钟完成吊装[N];烟台日报;2010年

6 记者 何欣;我市造出首台履带式全液压钻机[N];重庆日报;2014年

7 刘薇 赵凯 陈志奎;千台履带式高性能联合收割机上阵[N];镇江日报;2009年

8 记者 徐莹波;桂林市华力重工履带式锚杆钻车生产基地项目竣工[N];桂林日报;2011年

9 ;意大利Trafilix再次订购履带式联合拉拔作业线[N];世界金属导报;2009年

10 楚闻;黑牛公司研制成功DLK履带式无菌砖型灌装机[N];中国包装报;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 李季;林间微型履带运输机悬架系统设计与平顺性分析[D];东北林业大学;2016年

2 舒承有;夹心式压电驱动履带行驶系统的研究[D];南京航空航天大学;2016年

3 蔡婷;针对履带式移动平台的运动控制系统设计[D];成都理工大学;2016年

4 王智强;基于UWB的履带式搬运机跟随系统研究[D];重庆理工大学;2016年

5 孔文;作为WSN移动节点的履带机器人路径跟踪控制研究[D];安徽农业大学;2016年

6 方策;履带式割草机的设计与研究[D];华北水利水电大学;2016年

7 郭伟;探测履带车控制系统设计与实现[D];南京理工大学;2017年

8 刘锋;基于蓝牙的履带车遥控技术研究[D];西北农林科技大学;2011年

9 郭洁;履带式下舱起重机吊臂的优化设计研究[D];天津大学;2012年

10 魏超;履带式联合采育机新型作业臂的设计与研究[D];北京林业大学;2012年



本文编号:2230754

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/2230754.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户31f27***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com