月壤鉆探取芯進尺驅(qū)動裝置設計與研究.pdf

1、本文來源于我國探月工程三期的攻關項目,以月面深層鉆探采樣任務為背景,為解決由于月面低重力的特殊工作環(huán)境造成鉆取采樣裝置無法依靠自身重力順利完成鉆探任務這一技術難題,結(jié)合月壤鉆探取芯裝置的總體設計要求,提出了功耗小、質(zhì)量輕、可靠度高的進尺驅(qū)動裝置技術方案。
　　在充分了解國內(nèi)外天體探測采樣技術的基礎上,對比可在月面特殊工作環(huán)境下,為鉆機提供進尺壓力多種方案的可行性及優(yōu)缺點,確定了本課題研究的繩驅(qū)式月壤鉆探取芯進尺方案。
　　為

2、分析依靠鋼絲繩與卷筒摩擦力傳動方案的力學關系,完成相關參數(shù)的分析計算,基于柔韌體摩擦傳動歐拉公式,建立了鋼絲繩多圈纏繞數(shù)學模型。結(jié)合著陸器的整體構(gòu)型完成了繩驅(qū)式進尺驅(qū)動裝置的布局,對繩驅(qū)機構(gòu)的設計關鍵點,即進尺驅(qū)動卷筒提出三套設計方案。根據(jù)鉆取采樣負載預估試驗結(jié)果,對三套進尺驅(qū)動方案進行詳細結(jié)構(gòu)設計,完成數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)的設計及搭建。
　　為完成對本課題所設計的進尺驅(qū)動裝置特性研究,設計并搭建了進尺驅(qū)動試驗測試臺,針對三套進尺驅(qū)

3、動裝置進行了大量的試驗及分析。
　　結(jié)合試驗結(jié)果,依據(jù)柔韌體摩擦歐拉公式,辨識出鋼絲繩與驅(qū)動卷筒的當量摩擦系數(shù)。分析進尺速率、進尺預緊力及鋼絲繩纏繞圈數(shù)等進尺相關參數(shù)與進尺驅(qū)動力之間的關系。將實際測量變形量與理想假設條件對比,結(jié)合數(shù)據(jù)擬合結(jié)果,提出鋼絲繩多圈纏繞時,進尺驅(qū)動力的修正計算公式,及滿足實際情況的參考變形量系數(shù),并驗證了數(shù)學模型的正確性。對三套裝置極限工作能力、工作力載穩(wěn)定性及可重復性進行試驗驗證,分析方案優(yōu)缺點。測試了