星球车金属弹性轮与星壤相互作用模型研究

发布时间：2021-12-25 08:25

　　星球车是用于执行行星探索任务最重要探测器之一,而车轮与星壤直接接触,起到承载、驱动、转向、牵引和适应地面等作用,是星球车移动系统最关键的部件之一。弹性轮以其优异性能成为我国未来星球车车轮研制的主要方向,但受到材料、环境、刚强度和质量约束,金属弹性轮是星球车车轮的主要形式。因此,建立金属弹性轮与星壤作用关系模型并进行分析,对提高星球车机动性能、稳定性能和平顺性至关重要。文章设计加工了薄壁圆环弹性轮,通过土槽试验对比分析了光面弹性轮、带轮刺弹性轮和刚性轮的沉陷、挂钩牵引力、扭矩和牵引效率。试验结果表明,光面弹性轮和带轮刺弹性轮沉陷量较刚性轮减小了39.95%和41.47%;光面弹性轮和带轮刺弹性轮挂钩牵引力较刚性轮增大了47.53%和102.11%;光面弹性轮和带轮刺弹性轮扭矩较刚性轮增大了4.20%和27.66%;光面弹性轮和带轮刺弹性轮牵引效率较刚性轮增大了28.06%和49.13%。试验结果表明弹性轮较刚性轮具有良好的牵引通过性能。分析了弹性轮变形特征,建立了弹性轮变形几何模型。在此基础上,建立了弹性轮与星壤相互作用的静态模型,沉陷模型的平均相对误差为6.30%。重点研究弹性轮与星壤...

【文章来源】： 吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：101 页

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 车辆地面力学研究现状
        1.2.1 车辆地面力学研究意义
        1.2.2 车辆地面力学研究内容和方法
    1.3 轮壤作用模型研究现状
        1.3.1 轮壤相互作用理论基础
        1.3.2 承压特性模型
        1.3.3 剪切特性模型
        1.3.4 沉陷模型
        1.3.5 星球车轮研究现状
        1.3.6 弹性轮壤模型研究现状
    1.4 课题来源及技术路线
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 技术路线
    1.5 研究主要内容
第2章 金属弹性轮设计及土槽试验
    2.1 弹性轮设计加工
        2.1.1 光面弹性轮设计
        2.1.2 带轮刺弹性轮设计
        2.1.3 等尺寸刚性轮设计
    2.2 驱动轮土槽试验
        2.2.1 土槽试验系统标定
        2.2.2 土槽牵引通过性能试验
    2.3 驱动轮牵引通过性分析
        2.3.1 滑转率
        2.3.2 沉陷
        2.3.3 挂钩牵引力
        2.3.4 扭矩
        2.3.5 牵引效率
    2.4 本章小节
第3章 金属弹性轮与星壤相互作用模型
    3.1 弹性轮变形几何模型分析
        3.1.1 弹性轮变形几何特征
        3.1.2 金属弹性轮变形分析
    3.2 金属弹性轮静态模型
        3.2.1 静态沉陷模型建立
        3.2.2 金属弹性轮静态沉陷模型计算
        3.2.3 金属弹性轮静态沉陷模型验证试验
        3.2.4 金属弹性车轮静态沉陷模型分析
    3.3 金属弹性轮-星壤相互作用模型
        3.3.1 弹性轮-星壤相互作用模型建立
        3.3.2 弹性轮-星壤相互作用模型求解
        3.3.3 弹性轮动态沉陷模型建立
        3.3.4 弹性轮-星壤相互作用土槽验证试验
        3.3.5 模型计算
        3.3.6 弹性轮-星壤相互作用模型分析
    3.4 本章小节
第4章 金属弹性轮牵引性能数值分析
    4.1 弹性轮与星壤相互作用仿真程序设计
        4.1.1 弹性轮与星壤相互作用仿真GUI界面设计
        4.1.2 弹性轮与星壤相互作用GUI界面
    4.2 仿真分析
        4.2.1 星壤承压参数数值分析
        4.2.2 星壤剪切参数数值分析
        4.2.3 弹性轮参数数值分析
    4.3 本章小节
第5章 结论和展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文/专利、参加科研和获奖情况
    1.发表的学术论文情况
    2.申请的专利情况
    3.主持和参加科研情况
    4.主要获奖情况
附录
导师及作者简介
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]美国2020火星车着陆区遴选进展及对2020中国火星任务着陆探测部分的一些思考 [J]. 叶斌龙,赵健楠,黄俊.  深空探测学报. 2017(04)
[2]2016年中国十大航天新闻 [J]. 祁首冰,毛凌野.  卫星应用. 2017(01)
[3]滑转条件下星球车坡面通过性评估试验 [J]. 黄晗,李建桥,陈百超,吴宝广,邹猛.  农业工程学报. 2016(16)
[4]轻载荷条件下的筛网轮沉陷 [J]. 李建桥,黄晗,党兆龙,邹猛,王洋.  吉林大学学报(工学版). 2015(01)
[5]灵活高效的玉兔号月球车 [J]. 司马光.  国际太空. 2013(12)
[6]火星探测技术综述 [J]. 许春,王成良.  红外. 2008(07)
[7]21世纪国外深空探测发展计划及进展 [J]. 韩鸿硕,陈杰.  航天器工程. 2008(03)
[8]深空探测车可变直径车轮牵引通过性分析 [J]. 孙鹏,高峰,李雯,孙刚.  北京航空航天大学学报. 2007(12)
[9]地面机器系统的研究现状及展望 [J]. 余群.  农业机械学报. 2000(02)

博士论文
[1]深空探测车辆筛网轮牵引通过性研究[D]. 黄晗.吉林大学. 2017
[2]基于车轮力测试的车辆地面通过性关键技术研究[D]. 杨帆.东南大学. 2016
[3]六轮摇臂巡视器建模仿真及试验研究[D]. 毛宁.长春理工大学. 2014
[4]月/星球车轮地作用地面力学模型及其应用研究[D]. 丁亮.哈尔滨工业大学. 2010

硕士论文
[1]基于驱动性能试验的载人月球车车轮结构设计[D]. 路达.哈尔滨工业大学. 2015
[2]星球车轮原地运动作用力学及动态沉陷研究[D]. 杨怀广.哈尔滨工业大学. 2015
[3]载人月球车凹面车轮结构设计及优化分析[D]. 宋仲良.湖南大学. 2015
[4]星球车轮地作用测控系统研究与设计[D]. 时洋.哈尔滨理工大学. 2015
[5]基于软路面的矿用自卸车操纵稳定性分析与优化[D]. 董志军.湖南大学. 2014



本文编号：3552120