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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 月球車車輪正交轉(zhuǎn)向力矩分析
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 簡介：
- 本文對剛性車輪與土壤相互作用的轉(zhuǎn)向力學(xué)特性進(jìn)行了深入的分析和研究。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文對剛性車輪與土壤相互作用的轉(zhuǎn)向力學(xué)特性進(jìn)行了深入的分析和研究，建立了圓柱輪、鼓形輪在正交偏心轉(zhuǎn)向情況下的力學(xué)模型，數(shù)值計(jì)算了其偏心量與轉(zhuǎn)向力矩的關(guān)系。設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)正交偏心轉(zhuǎn)向的實(shí)驗(yàn)裝置。利用該實(shí)驗(yàn)裝置，測量了圓柱車輪和鼓形輪在正交偏心情況下的轉(zhuǎn)向力矩，分析比較了兩種車輪轉(zhuǎn)向性能的優(yōu)劣。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：為月球車轉(zhuǎn)向輪形式選擇和正交偏心量的確定提供理論依據(jù)。 基本思路：根據(jù)月球車車輪與土壤作用的特點(diǎn)，對車輪轉(zhuǎn)向過程進(jìn)行力學(xué)分析，建立圓柱輪、鼓形輪在正交偏心轉(zhuǎn)向情況下的力學(xué)模型，數(shù)值計(jì)算其偏心量與轉(zhuǎn)向力矩的關(guān)系。用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析的正確性。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 科學(xué)性與先進(jìn)性：充分考慮月球車車輪在土壤中運(yùn)動(dòng)狀況，利用Janosi剪切模型、Hegedus的推土阻力理論等車輪與土壤作用理論與力學(xué)原理，建立車輪與土壤作用力學(xué)模型，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真與檢測技術(shù)對車輪轉(zhuǎn)向時(shí)的受力狀況進(jìn)行了仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 獨(dú)特之處：將車輪與土壤作用力學(xué)理論應(yīng)用到月球車車輪與月球土壤作用中，模仿月球土壤環(huán)境對所建力學(xué)模型進(jìn)行了實(shí)際檢驗(yàn)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 該論文為月球車車輪結(jié)構(gòu)形式的選擇和正交偏心量的設(shè)定提供了可靠的理論依據(jù)，對月球車的研制具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文對剛性車輪與土壤相互作用的轉(zhuǎn)向力學(xué)特性進(jìn)行了深入的分析和研究，建立了圓柱輪、鼓形輪在正交偏心轉(zhuǎn)向情況下的力學(xué)模型，數(shù)值計(jì)算了其偏心量與轉(zhuǎn)向力矩的關(guān)系。設(shè)計(jì)了能夠?qū)崿F(xiàn)正交偏心轉(zhuǎn)向的實(shí)驗(yàn)裝置。利用該實(shí)驗(yàn)裝置，測量了圓柱車輪和鼓形輪在正交偏心情況下的轉(zhuǎn)向力矩，分析比較了兩種車輪轉(zhuǎn)向性能的優(yōu)劣。
獲獎(jiǎng)情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- [1] 付宜利, 李 寒, 徐 賀, 馬玉林.輪式全方位移動(dòng)機(jī)器人幾種轉(zhuǎn)向方式的研究 制造業(yè)自動(dòng)化, 2005, (10):20-25 [2] L. Richtera, P. Costeb, Development and testing of subsurface sampling devices for the Beagle 2 lander, Planetary and Space Science. 2002, (50): 903-913 [3] Kazuya Yoshida, Noriyuki Mizuno, Genya Ishigami, Akiko Miwa. Terramechanics-Based Analysis for Slope Climbing Capability of a Lunar/Planetary Rover. Space Technology and Science, 2004(6). [4] Kazuya Yoshida,Genya Ishigami. Steering Characteristics of a Rigid Wheel for Exploration on Loose Soil. Proceeding of 2004 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systens [5] M. G. Bekker. Theory of land locomotion. The University of Michigan Press, Ann Arbor, Michigan, 1956: 15~18 [6] Z. Janosi, Hanamoto B. Analytical Determination of Drawbar Pull as a Function of Slip for Tracked Vehicle in Deformable Soils. Proc. 1st Int. Conf. of ISTVS, Torino. 1961: 707~736
同類課題研究水平概述
- 近年來，世界各空間大國掀起了太陽系深空探測的熱潮，先后對月球、火星、小行星、彗星等太陽系天體進(jìn)行了全方位、多手段的探測，深入研究各天體的地質(zhì)特性和所處的空間環(huán)境，探索行星系統(tǒng)的形成和演化歷史，尋求解決太陽系起源和生命起源的最基本問題。在阿波羅登月計(jì)劃25年后，美國展開了重返月球的探測活動(dòng)，1994年的“克萊門汀”(Clementine)和1998年的“月球勘探者”(Lunar Prospector)計(jì)劃對月球進(jìn)行了全面細(xì)致的探測工作。為填補(bǔ)我國航天技術(shù)領(lǐng)域空白、提高國家地位、推進(jìn)航天領(lǐng)域的國際合作、加速我國科技發(fā)展與進(jìn)步及月球資源開發(fā)利用，我國也已實(shí)施啟動(dòng)了“嫦娥工程”探月計(jì)劃。 探月計(jì)劃中，登月車是重要的工具，而登月車車輪及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是影響其在月球表面運(yùn)行平穩(wěn)和可靠的重要部件，研制登月車必須要設(shè)計(jì)合理的車輪和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。美國噴氣式實(shí)驗(yàn)室研制的“索杰納”（Sojouner）號(hào)探測車的驅(qū)動(dòng)裝置置于輪內(nèi)，轉(zhuǎn)向裝置在輪子的上方和驅(qū)動(dòng)軸垂直布置。這種布置方式是目前國內(nèi)外普遍采用的一種驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)向軸布置方式，它簡單實(shí)用，能夠滿足行星探測車的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向要求。并且它與地面接觸的力學(xué)模型比較簡單，因此這種布置方式的轉(zhuǎn)向性能評價(jià)就比較簡單一些。 2003年6月和7月，美國噴氣式實(shí)驗(yàn)室研制的火車探測車“勇氣號(hào)”和“機(jī)遇號(hào)”所采用的驅(qū)動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向軸的布置方式與以往采用的方式有很大不同。這種轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)是為了實(shí)現(xiàn)在發(fā)射過程中行星車的折疊而設(shè)計(jì)的。由于“勇氣號(hào)”展開后的體積非常大，所以在發(fā)射過程中必須把它折疊起來，在折疊過程中，為了節(jié)省空間，就要求它的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向裝置都放置于輪內(nèi)，于是就產(chǎn)生了一種轉(zhuǎn)向軸和驅(qū)動(dòng)軸成一定夾角非正交放置于輪內(nèi)的轉(zhuǎn)向裝置。但這種結(jié)構(gòu)不適用于體積較小的登月車。 目前，國內(nèi)的行星探測車和特種輪式機(jī)器人的車輪都是采用輪內(nèi)驅(qū)動(dòng)方式和輪外布置轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方式。如同“索杰納”號(hào)的布置方式，或者是做一下改進(jìn)，把轉(zhuǎn)向裝置放在車輪的一側(cè)。
