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《吉林大学》 2009年
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基于轮壤作用试验的月球车与月壤相互作用动态仿真

彭剑波  
【摘要】: 月球车(月面巡视器)是月面探索的主体,是一种高度精密和智能的机器系统,其通过性能的优劣将极大地影响月面探测的稳定性和可靠性。因此必须在月球车登月之前进行通过性能的研究。 虽然月球上低重力和特殊的月壤环境难以在地面上模拟,但随着虚拟现实技术和仿真技术的发展,利用虚拟样机能够模拟月面车辆与月壤的相互作用,从而为登月工作做准备,在模拟中发现并解决问题。 考虑到月球车与月壤的直接作用的部件为车轮,因此本研究工作从车轮与月壤相互作用入手,分别制备模拟月壤、一系列的刚性轮以及月壤—车轮测试系统。其中:模拟月壤以辉南县的火山灰为主要原料,辅之少量赤铁矿砂,使其物理性质同美国航天局制备的JSC-1模拟月壤相近,且主要参数范围在真实月壤参数内;制作14个结构参数不一的试验用刚性轮,利用月壤—车轮测试系统,采用正交设计和土槽试验的方法,实现对刚性轮的水平位移、垂直位移、扭矩、转速、滑转率等参数的测量,得到不同刚性轮的牵引性能。 在获得以驱动轮牵引性能参数后,利用CAITIA三维软件进行土槽测试系统建模,并将模型导入SimDesigner软件中,同时将相关模拟月壤参数导入虚拟样机中。对月球车的刚性轮与月壤相互作用过程进行动态仿真,从车轮接触应力和位移矢量等方面,分析月球车刚性轮的通过性能,并与实际刚性轮试验进行对比。在仿真研究的基础上创建六轮摇臂月球车实体模型。在计算机环境下进行月球车在月面行驶时的牵引通过性能研究。土槽试验和仿真分析研究结果为月球车移动机构的设计和性能分析提供参考。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.9;TP242.6

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