载人月球车新型悬架结构设计与动力学分析

发布时间：2017-09-04 01:35

  本文关键词：载人月球车新型悬架结构设计与动力学分析

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【摘要】：2013年,中国探月二期工程——“嫦娥”工程项目拉开序幕,月球着陆器携带无人驾驶月球车“玉兔号”软着陆到月面上进行科学探测。“嫦娥”工程结束后研制能够高效搭载航天员,有效完成多种探测任务的载人月球车成为中国探月工程下一步的研究重点。本文根据载人月球车整车技术要求及悬架系统的设计要求,参考已有月球车悬架类型,基于提高行驶速度和回收振动能量的目标,设计了一种用于载人登月的新型馈能悬架系统。介绍了该新型馈能悬架系统的结构构型,对其主要零部件进行了详细设计计算,并对馈能悬架作动器的工作原理进行了详细阐释。在PROE软件中建立了新型悬架三维模型,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对该悬架进行了静力学和动力学模态特性仿真分析,初步验证了其结构强度与刚度满足要求;利用多体系统仿真软件MSC.ADAMS建立了搭载该新型悬架的载人月球车整车多体动力学模型,并对载人月球车的操纵性、行驶平顺性、抗倾覆性和几何通过性能进行了仿真分析。在MATLAB/Simulink下建立了路面激励和LQG主动控制器模型,导入AMESim软件中建立了四分之一月球车滚珠丝杠馈能式主动悬架的联合仿真模型,以车身加速度、悬架动挠度、车轮动位移为指标与无主动控制的随动状态馈能悬架模型,进行了仿真对比分析。由仿真结果可知,加入LQG主动控制后馈能悬架的性能指标优于无主动控制的馈能悬架,能够改善月球车的平顺性和操稳性能。
【关键词】：载人月球车悬架 馈能 有限元分析 移动性能 主动控制
【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】：2015
【分类号】：V476.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.1.1 选题背景12
• 1.1.2 研究目的及意义12-13
• 1.2 行星探测车悬架国内外研究现状13-17
• 1.2.1 行星探测车悬架国外研究现状13-16
• 1.2.2 行星探测车悬架国内研究现状16-17
• 1.3 馈能悬架国内外研究现状及主动控制研究17-18
• 1.4 本文研究内容18-19
• 第二章 载人月球车馈能型悬架设计19-36
• 2.1 载人月球车技术要求及主要指标19-20
• 2.2 载人月球车悬架设计要求及影响因素20-21
• 2.3 载人月球车悬架结构新设计21-35
• 2.3.1 悬架结构介绍21-24
• 2.3.2 弹性元件选型24-26
• 2.3.3 被动阻尼器选型26-29
• 2.3.4 馈能悬架作动器选型29-33
• 2.3.5 连接杆件设计33-35
• 2.4 载人月球车移动系统设计35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 载人月球车悬架有限元分析及整车动力学建模36-50
• 3.1 悬架有限元建模36-39
• 3.1.1 导入悬架有限元模型36
• 3.1.2 材料选择及网格划分36-37
• 3.1.3 约束处理与载荷施加37-39
• 3.2 悬架静力学分析39-41
• 3.3 悬架模态分析41-46
• 3.4 载人月球车整车多体动力学建模46-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 载人月球车移动系统性能分析50-60
• 4.1 载人月球车操纵性分析50-52
• 4.1.1 转弯性能分析50
• 4.1.2 制动性能分析50-52
• 4.2 载人月球车平顺性分析52-54
• 4.3 载人月球车抗倾覆性分析54-56
• 4.4 载人月球车通过性分析56-59
• 4.4.1 车轮附着力56-58
• 4.4.2 最小离地间隙58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 载人月球车馈能型悬架主动控制研究60-72
• 5.1 月球车悬架馈能作动器分析60-62
• 5.2 月球车悬架馈能作动器建模与联合仿真设置62-64
• 5.2.1 AMESim简介62
• 5.2.2 建立月球车滚珠丝杠作动器仿真模型62-63
• 5.2.3 AMESim与Simulink联合仿真设置63-64
• 5.3 月球车LQG主动悬架模型的建立64-69
• 5.3.1 主动馈能悬架数学模型建立64-65
• 5.3.2 LQG控制器设计65-66
• 5.3.3 路面激励白噪声建模66-67
• 5.3.4 建立月球车悬架联合仿真模型67-69
• 5.4 联合仿真结果分析69-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第六章 结论与展望72-74
• 6.1 本文主要研究成果72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文79

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本文编号：788597