载人月球车被动悬架系统设计及性能研究
发布时间：2021-03-10 09:06
载人月球车的悬架系统在月球车的车轮和车身间起到动力传导、缓冲减振的作用,是影响整车越障性能、抗倾覆性、操纵稳定性以及行驶平顺性等性能指标重要组成部分。由于月面环境与地面环境差异较大,尤其是低重力场下悬架系统结构设计的各方面参数均受到影响,为使载人月球车具有与地面车辆接近的平顺性、舒适性及操纵稳定性,需要专门对月球车的悬架形式进行设计与分析。本文参考阿波罗载人月球车及越野车选择了悬架结构型式,设计了悬架主要参数、导向机构的布置方式及各部分的具体结构,分析并计算了悬架系统在不同工况下的受力。建立了月球车悬架系统运动学和动力学模型,通过计算推导导向机构杆件间运动关系,分析了悬架杆件的运动学特性,计算了悬架系统固有频率与振型。基于Matlab软件中的Simulink模块建立了等效振动模型,研究悬架系统在外界激励下的时域、频域响应情况,对比分析了悬架参数对系统动态性能的影响。基于ADAMS/View建立了月球车四分之一悬架系统的参数化模型并进行越障仿真,得到不同簧下质量、阻尼比下悬架系统动态响应参数随时间变化曲线及功率谱密度,经过对比分析验证了悬架参数选择的合理性。此外基于Ansys软件中Wor...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国阿波罗月球车[5]
3哈尔滨工业大学工程硕士学位论文翻越障碍以及采集月壤标本。月球车一号共在月球表面进行了十个半月的探测，直至其携带的能源耗荆期间通过摄像机拍摄了两万多张照片，进行了500多次月壤力学特性试验以及20多次化学成分分析，钻取并采集190g月壤标本。月球车二号(Lunokhod-2)与月球车一号的任务基本一致，但携带了更多的探测设备，在月球表面进行了四个月的探测，拍摄了共计八万余张月表照片月球车一号与月球车二号均采用的是扭力式杠杆独立悬架。图1-2苏联“Lunokhod”月球车[6]目前NASA宇航局提出了“重返月球”计划，研制了一辆名为“Chariot”的月球卡车，如图1-3所示[7]。“Chariot”翻译成中文意为“战车”，巨大的体型与其名称十分相符。“战车”的质量为2000kg，可承载1000kg的有效载荷，最高时速为20km/h，可以翻越25度以内的月面斜坡，有效行驶范围为100km。“战车”的宇航员需要站在驾驶台上驾驶，而驾驶台可以在360°范围内旋转，以保证驾驶员更加清晰地了解周围的环境。“战车”共有12个轮子，同样可以全方位转动。因此除了正常的前进、后退外，“战车”还能够完成左右的横向行驶。图1-3“Chariot”载人月球车[7]另外，欧洲空间局设计了Analog-1月球探测车，日本宇航局研制了月球母子探测车[8]，随着人类深空探测技术的不断发展，更多的月球车概念方案将被提出。目前为止，除美国外的其他国家对载人月球车的研究较少。而美国方面新型载人月球车也正在顺利地研制过程中。因此在载人月球车领域的研究中，美国的
3哈尔滨工业大学工程硕士学位论文翻越障碍以及采集月壤标本。月球车一号共在月球表面进行了十个半月的探测，直至其携带的能源耗荆期间通过摄像机拍摄了两万多张照片，进行了500多次月壤力学特性试验以及20多次化学成分分析，钻取并采集190g月壤标本。月球车二号(Lunokhod-2)与月球车一号的任务基本一致，但携带了更多的探测设备，在月球表面进行了四个月的探测，拍摄了共计八万余张月表照片月球车一号与月球车二号均采用的是扭力式杠杆独立悬架。图1-2苏联“Lunokhod”月球车[6]目前NASA宇航局提出了“重返月球”计划，研制了一辆名为“Chariot”的月球卡车，如图1-3所示[7]。“Chariot”翻译成中文意为“战车”，巨大的体型与其名称十分相符。“战车”的质量为2000kg，可承载1000kg的有效载荷，最高时速为20km/h，可以翻越25度以内的月面斜坡，有效行驶范围为100km。“战车”的宇航员需要站在驾驶台上驾驶，而驾驶台可以在360°范围内旋转，以保证驾驶员更加清晰地了解周围的环境。“战车”共有12个轮子，同样可以全方位转动。因此除了正常的前进、后退外，“战车”还能够完成左右的横向行驶。图1-3“Chariot”载人月球车[7]另外，欧洲空间局设计了Analog-1月球探测车，日本宇航局研制了月球母子探测车[8]，随着人类深空探测技术的不断发展，更多的月球车概念方案将被提出。目前为止，除美国外的其他国家对载人月球车的研究较少。而美国方面新型载人月球车也正在顺利地研制过程中。因此在载人月球车领域的研究中，美国的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的某汽车悬架有限元分析[J]. 翟培培. 现代机械. 2019(02)
[2]空间机械臂水下试验及其关键技术综述[J]. 曾磊,孙鹏飞,陈明,金俨,刘宾. 载人航天. 2016(01)
[3]美国的中性浮力设备及其应用[J]. 马爱军,卢来洁,张磊,刘巍. 载人航天. 2012(04)
[4]空间微重力环境地面模拟试验方法综述[J]. 齐乃明,张文辉,高九州,霍明英. 航天控制. 2011(03)
[5]主被动结合式月球车悬架设计[J]. 苏波,江磊,杨树岭,卢国轩. 机械设计与制造. 2011(05)
[6]基于ADAMS的载人月球车性能分析[J]. 黄淼,聂宏,陈金宝. 科学技术与工程. 2010(20)
[7]摇臂式月球车的运动学建模及悬架参数优化[J]. 李所军,高海波,邓宗全. 西安交通大学学报. 2009(09)
[8]中国高校月球车研发成果丰硕[J]. 林一平. 中国航天. 2009(07)
[9]汽车悬架主要性能参数的匹配研究[J]. 王宇,秦峰,高连兴. 拖拉机与农用运输车. 2006(02)
博士论文
[1]基于路面识别的车辆半主动悬架控制研究[D]. 秦也辰.北京理工大学 2016
[2]载人月球车悬架与车轮结构设计及性能研究[D]. 范雪兵.哈尔滨工业大学 2015
[3]菱形车悬架系统优化设计与动力学分析[D]. 毛建中.湖南大学 2009
[4]串联多关节悬架六轮月球车移动系统及其关键技术研究[D]. 陶建国.哈尔滨工业大学 2009
[5]车辆悬架系统关键技术研究[D]. 王维锐.浙江大学 2007
硕士论文
[1]基于ANSYS Workbench的某车架有限元分析及轻量化研究[D]. 赵艳梅.郑州大学 2018
[2]火星巡视器低重力试验系统二维跟踪控制研究[D]. 张宁波.哈尔滨工业大学 2018
[3]宇航员低重力模拟训练被动外骨骼系统设计与仿真[D]. 江一帆.南京航空航天大学 2017
[4]车辆悬架系统及整车平顺性研究[D]. 叶东.陕西科技大学 2017
[5]悬吊式低重力模拟系统研究[D]. 蒋银飞.电子科技大学 2017
[6]月球车含隙铰可展帆板原理样机研制[D]. 乔国勇.燕山大学 2017
[7]悬吊法水平随动控制系统设计[D]. 高扬.哈尔滨理工大学 2017
[8]载人月球车折展机构设计与分析[D]. 吴义举.重庆大学 2016
[9]悬吊式宇航员低重力模拟系统动力学建模及控制分析[D]. 项升.哈尔滨工业大学 2015
[10]机械臂多力场耦合仿真研究[D]. 沈晓鹏.北京理工大学 2015
本文编号：3074425
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国阿波罗月球车[5]
3哈尔滨工业大学工程硕士学位论文翻越障碍以及采集月壤标本。月球车一号共在月球表面进行了十个半月的探测，直至其携带的能源耗荆期间通过摄像机拍摄了两万多张照片，进行了500多次月壤力学特性试验以及20多次化学成分分析，钻取并采集190g月壤标本。月球车二号(Lunokhod-2)与月球车一号的任务基本一致，但携带了更多的探测设备，在月球表面进行了四个月的探测，拍摄了共计八万余张月表照片月球车一号与月球车二号均采用的是扭力式杠杆独立悬架。图1-2苏联“Lunokhod”月球车[6]目前NASA宇航局提出了“重返月球”计划，研制了一辆名为“Chariot”的月球卡车，如图1-3所示[7]。“Chariot”翻译成中文意为“战车”，巨大的体型与其名称十分相符。“战车”的质量为2000kg，可承载1000kg的有效载荷，最高时速为20km/h，可以翻越25度以内的月面斜坡，有效行驶范围为100km。“战车”的宇航员需要站在驾驶台上驾驶，而驾驶台可以在360°范围内旋转，以保证驾驶员更加清晰地了解周围的环境。“战车”共有12个轮子，同样可以全方位转动。因此除了正常的前进、后退外，“战车”还能够完成左右的横向行驶。图1-3“Chariot”载人月球车[7]另外，欧洲空间局设计了Analog-1月球探测车，日本宇航局研制了月球母子探测车[8]，随着人类深空探测技术的不断发展，更多的月球车概念方案将被提出。目前为止，除美国外的其他国家对载人月球车的研究较少。而美国方面新型载人月球车也正在顺利地研制过程中。因此在载人月球车领域的研究中，美国的
3哈尔滨工业大学工程硕士学位论文翻越障碍以及采集月壤标本。月球车一号共在月球表面进行了十个半月的探测，直至其携带的能源耗荆期间通过摄像机拍摄了两万多张照片，进行了500多次月壤力学特性试验以及20多次化学成分分析，钻取并采集190g月壤标本。月球车二号(Lunokhod-2)与月球车一号的任务基本一致，但携带了更多的探测设备，在月球表面进行了四个月的探测，拍摄了共计八万余张月表照片月球车一号与月球车二号均采用的是扭力式杠杆独立悬架。图1-2苏联“Lunokhod”月球车[6]目前NASA宇航局提出了“重返月球”计划，研制了一辆名为“Chariot”的月球卡车，如图1-3所示[7]。“Chariot”翻译成中文意为“战车”，巨大的体型与其名称十分相符。“战车”的质量为2000kg，可承载1000kg的有效载荷，最高时速为20km/h，可以翻越25度以内的月面斜坡，有效行驶范围为100km。“战车”的宇航员需要站在驾驶台上驾驶，而驾驶台可以在360°范围内旋转，以保证驾驶员更加清晰地了解周围的环境。“战车”共有12个轮子，同样可以全方位转动。因此除了正常的前进、后退外，“战车”还能够完成左右的横向行驶。图1-3“Chariot”载人月球车[7]另外，欧洲空间局设计了Analog-1月球探测车，日本宇航局研制了月球母子探测车[8]，随着人类深空探测技术的不断发展，更多的月球车概念方案将被提出。目前为止，除美国外的其他国家对载人月球车的研究较少。而美国方面新型载人月球车也正在顺利地研制过程中。因此在载人月球车领域的研究中，美国的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ANSYS的某汽车悬架有限元分析[J]. 翟培培. 现代机械. 2019(02)
[2]空间机械臂水下试验及其关键技术综述[J]. 曾磊,孙鹏飞,陈明,金俨,刘宾. 载人航天. 2016(01)
[3]美国的中性浮力设备及其应用[J]. 马爱军,卢来洁,张磊,刘巍. 载人航天. 2012(04)
[4]空间微重力环境地面模拟试验方法综述[J]. 齐乃明,张文辉,高九州,霍明英. 航天控制. 2011(03)
[5]主被动结合式月球车悬架设计[J]. 苏波,江磊,杨树岭,卢国轩. 机械设计与制造. 2011(05)
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[7]摇臂式月球车的运动学建模及悬架参数优化[J]. 李所军,高海波,邓宗全. 西安交通大学学报. 2009(09)
[8]中国高校月球车研发成果丰硕[J]. 林一平. 中国航天. 2009(07)
[9]汽车悬架主要性能参数的匹配研究[J]. 王宇,秦峰,高连兴. 拖拉机与农用运输车. 2006(02)
博士论文
[1]基于路面识别的车辆半主动悬架控制研究[D]. 秦也辰.北京理工大学 2016
[2]载人月球车悬架与车轮结构设计及性能研究[D]. 范雪兵.哈尔滨工业大学 2015
[3]菱形车悬架系统优化设计与动力学分析[D]. 毛建中.湖南大学 2009
[4]串联多关节悬架六轮月球车移动系统及其关键技术研究[D]. 陶建国.哈尔滨工业大学 2009
[5]车辆悬架系统关键技术研究[D]. 王维锐.浙江大学 2007
硕士论文
[1]基于ANSYS Workbench的某车架有限元分析及轻量化研究[D]. 赵艳梅.郑州大学 2018
[2]火星巡视器低重力试验系统二维跟踪控制研究[D]. 张宁波.哈尔滨工业大学 2018
[3]宇航员低重力模拟训练被动外骨骼系统设计与仿真[D]. 江一帆.南京航空航天大学 2017
[4]车辆悬架系统及整车平顺性研究[D]. 叶东.陕西科技大学 2017
[5]悬吊式低重力模拟系统研究[D]. 蒋银飞.电子科技大学 2017
[6]月球车含隙铰可展帆板原理样机研制[D]. 乔国勇.燕山大学 2017
[7]悬吊法水平随动控制系统设计[D]. 高扬.哈尔滨理工大学 2017
[8]载人月球车折展机构设计与分析[D]. 吴义举.重庆大学 2016
[9]悬吊式宇航员低重力模拟系统动力学建模及控制分析[D]. 项升.哈尔滨工业大学 2015
[10]机械臂多力场耦合仿真研究[D]. 沈晓鹏.北京理工大学 2015
本文编号：3074425
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