月球车车轮与土壤作用的力学特性分析与测试系统设计

发布时间：2017-06-12 03:03

  本文关键词：月球车车轮与土壤作用的力学特性分析与测试系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 月球探测具有重大的经济和军事意义,世界上很多国家对此展开了深入的研究。进行月球着陆探测,一辆性能优异的月球车是必不可少的装备。月球车的运动性能在很大程度上取决于月球车车轮的运动与力学性能,因而对此进行深入研究就显得非常重要。目前,国内一些高校和科研院所研制了多种不同的月球车及车轮的原理样机,但是对这些车轮与土壤或月壤相互作用的力学特性的分析与测试的报道还较少,本文将基于地面力学和土力学的相关理论对刚性车轮与土壤相互作用的力学特性和测试方法进行了深入的分析和研究,并设计一套月球车车轮性能测试系统。 根据Bekker半经验法的基本思想,将土壤的力学特性分解为水平方向的剪切特性和竖直方向的承压特性,阐述了地面力学中常见的土壤的承压、剪切等力学模型,并引入了朗肯被动土压力理论,为建立车轮在松软土壤中前进和转向的力学模型奠定了基础,同时进行了实验土壤的剪切实验,测量了土壤的内聚力和内摩擦角等参数。 基于地面力学中的Bekker承压模型和Janosi剪切模型,建立了一种月球车车轮在松软地面上前进时的力学模型,根据被动土压力理论,建立了该车轮在转向时的力学模型,给出了所建方程及模型的数值解法。 设计了测试车轮性能的简易实验装置,利用该装置测试了车轮在实验所用土壤上运动的部分力学性能参量,并与理论计算值作了比较,验证了所建的车轮前进和转向时的力学模型的正确性。 为了进一步研究分析月球车车轮的力学性能,本文设计了一套月球车车轮性能测试系统,完成了该系统的机械结构设计及数据采集系统的设计,讨论了其中涉及的一些关键技术。
【关键词】：月球车 刚性车轮 土壤 力学特性 测试系统
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：V412
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 课题背景8
• 1.2 研究的目的和意义8-9
• 1.3 国内外研究现状9-13
• 1.3.1 车轮力学特性的国外研究现状9-10
• 1.3.2 车轮力学特性的国内研究现状10-11
• 1.3.3 车轮性能测试系统的研究现状11-13
• 1.4 本课题的主要研究内容13-15
• 第2章 土壤的力学特性及参数测量15-25
• 2.1 土壤的物理及力学特性15-19
• 2.1.1 土壤的物理特性15-16
• 2.1.2 土壤的力学特性16-19
• 2.2 朗肯被动土压力理论19-21
• 2.2.1 土的压力类型19-20
• 2.2.2 被动土压力的计算20-21
• 2.3 月壤的物理及力学特性21-22
• 2.4 土壤参数的测量22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 月球车车轮与土壤相互作用的力学特性分析25-34
• 3.1 车轮前进的力学模型25-29
• 3.2 车轮转向的力学模型29-31
• 3.3 车轮轮刺效应的处理31-32
• 3.4 车轮力学参量的数值计算32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 车轮力学性能的实验及分析34-41
• 4.1 简易实验装置设计34-36
• 4.1.1 工作原理34-35
• 4.1.2 简易实验装置的结构设计35
• 4.1.3 传感器及显示仪的选用35-36
• 4.2 车轮性能参数的测量36-38
• 4.2.1 车轮挂钩牵引力的测量36-37
• 4.2.2 转向力矩的测量37-38
• 4.3 车轮力学性能参数的误差分析38-40
• 4.3.1 车轮力学性能参数的理论计算38-40
• 4.3.2 车轮力学性能参数的误差分析40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 车轮性能测试系统的设计41-52
• 5.1 车轮测试系统的方案设计41-42
• 5.2 测试系统的机械结构设计42-48
• 5.2.1 电机及传感器的选择42-46
• 5.2.2 测试系统结构设计的关键技术46-48
• 5.3 数据采集系统的设计48-51
• 5.3.1 数据采集系统的硬件设计49-50
• 5.3.2 数据采集系统的软件设计50-51
• 5.4 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-56
• 攻读学位期间发表的学术论文56-57
• 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明57-58
• 致谢58-59
• 个人简历59

【引证文献】

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本文编号：443058