月壤樣品整形機(jī)構(gòu)低重力展開及樣品轉(zhuǎn)移特性試驗(yàn)研究.pdf

1、探月三期工程的實(shí)施將極大地推動我國對月球土壤鉆取技術(shù)的發(fā)展，成為進(jìn)一步對其他地外星體探測的技術(shù)基礎(chǔ)。月壤鉆采裝置中樣品整形機(jī)構(gòu)是其重要組成部分，其功能一方面是對月壤樣品軟袋進(jìn)行纏繞整形，將樣品安置在樣品容器中。另一方面，完成整形后的樣品容器發(fā)生下落轉(zhuǎn)移運(yùn)動，落入上升器的密封容器中。此后，整形機(jī)構(gòu)在展開機(jī)構(gòu)的作用下發(fā)生避讓展開運(yùn)動，為上升器起飛提供足夠的空間。由于月面與地面重力加速度和姿態(tài)不同，故整形機(jī)構(gòu)展開及樣品轉(zhuǎn)移的低重力模擬試驗(yàn)成為

2、鉆取采樣技術(shù)中重點(diǎn)研究的內(nèi)容之一。
　　由于傳統(tǒng)低重力試驗(yàn)方法不具有普適性，針對展開特性，本文基于拉格朗日模型提出一種新的試驗(yàn)方法，即被動式凸輪廓線力矩補(bǔ)償法，通過全程抵消重力矩的六分之五而達(dá)到模擬低重力的效果。針對樣品容器轉(zhuǎn)移特性，本文在低重力試驗(yàn)方法上分別就轉(zhuǎn)移的沖擊特性與運(yùn)動學(xué)特性采取了動量等效和力等效的原理。
　　根據(jù)低重力模擬原理進(jìn)行了地面測試裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析，在展開特性模擬測試裝置中重點(diǎn)設(shè)計(jì)了凸輪廓線與配重組

3、件，分析了其主要承力件的強(qiáng)度剛度。在轉(zhuǎn)移特性模擬測試裝置中對驅(qū)動裝置與姿態(tài)角調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行了功能性分析。
　　本文對低重力模擬裝置所帶來的誤差源進(jìn)行了理論分析。對展開特性模擬裝置引入的懸吊點(diǎn)位置、摩擦、凸輪機(jī)構(gòu)非共面等誤差源進(jìn)行了計(jì)算，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)以便消除或減小誤差。對轉(zhuǎn)移特性模擬測試的誤差進(jìn)行分析并計(jì)算了受著陸姿態(tài)影響時(shí)的最大誤差量。
　　利用ADAMS進(jìn)行了整形機(jī)構(gòu)展開特性與樣品轉(zhuǎn)移特性的模擬，對展開特性重點(diǎn)仿真了引入誤

4、差源時(shí)引起的模擬測試誤差量以及月面中展開運(yùn)動參數(shù)。對轉(zhuǎn)移特性重點(diǎn)仿真了不同工況下的沖擊力、沖擊速度，為試驗(yàn)測試提供了對比數(shù)據(jù)。
　　本文對樣品容器的轉(zhuǎn)移運(yùn)動進(jìn)行了試驗(yàn)平臺的搭建，并分析了樣品轉(zhuǎn)移模擬裝置測試精度。對樣品轉(zhuǎn)移運(yùn)動分別進(jìn)行了不同姿態(tài)角工況時(shí)的沖擊特性、運(yùn)動特性地面低重力模擬測試。結(jié)合仿真數(shù)據(jù)對比分析試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了模擬測試裝置的有效性。
　　本課題的應(yīng)用價(jià)值在于其試驗(yàn)方法可對其他類似試驗(yàn)提供參考，仿真和試驗(yàn)數(shù)據(jù)可