月壤钻取采样回转驱动部件传动特性试验研究

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1、硕士学位论文月壤钻取采样回转驱动部件传动特性试验研究EXPERIMENTALRESEARCHONTRANMISSIONCHARACTERISTICSOFROTARYDRIVECOMPONENTSFORLUNARDRILLINGSAMPLINGSYSTEM(应用型)赵宸翦哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：V476.3学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文月壤钻取采样回转驱动部件传动特性试验研究硕士研究生：赵宸翦导师：唐德威教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理

2、论所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V476.3U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEXPERIMENTALRESEARCHONTRANMISSIONCHARACTERISTICSOFROTARYDRIVECOMPONENTSFORLUNARDRILLINGSAMPLINGSYSTEMCandidate：ChenjianZhaoSupervisor：Prof.D

3、eweiTangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalDesignandTheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要“探月工程（三期）”嫦娥5号探测器将在月球表面钻取长度不小于2m且保持层理

4、信息的月壤样品。回转驱动部件是采样装置的重要动力机构，为取心钻具的钻进提供足够回转动力，保证钻具按照指定模式钻进，其工作性能和可靠性极为关键。回转驱动部件运输过程需经历恶劣的力学环境，工作时处于真空高低温交变的月面环境，基于此背景，展开了对回转驱动部件传动特性的试验研究。针对回转驱动部件的系统组成和工作原理进行了分析，基于其工作模式进行了理论计算，通过仿真对回转驱动部件在不同工作模式下的温升进行了估计，基于高低温交变的环境，对回转驱动部件在高低温交变换下的内部热应力变化规律进行仿真分析。根据回转驱动

5、部件所要进行的试验，研制了功能性能试验台、真空高低温试验和振动试验台，并设计了相应的试验方案和试验流程。设计了回转驱动部件在真空高低温试验中的加载装置，模拟其工作时所承受的径向和轴向载荷。开展了回转驱动部件在常温常压下的功能性能试验。根据试验结果，分析了回转驱动部件的温升特性，分析了负载转矩变化对转速、电参数和传动效率的影响；对比了负载转矩和驱动电压对传动效率影响的显著性。开展了回转驱动部件的环境试验，包括振动试验和真空高低温试验。验证了回转驱动部件承受苛刻力学环境的能力；通过对比真空高低温试验和功

6、能性能试验的结果，分析了温度、润滑方式和压强等因素对传动效率的影响；设计了正交试验，通过极差分析和方差分析判定了环境压强、环境温度、工作转速和负载转矩这四个因素对传动效率影响的大小和显著性。本文研究成果，回转驱动部件传动特性规律，其实际应用价值，有助于进一步获得航天使用的高性能的齿轮传动机及系统，同时为嫦娥5号探测器采样的圆满完成奠定坚实的试验依据和理论基础。关键词：月壤采样；回转驱动部件；传动特性；真空高低温试验；正交试验-I-AbstractAbstractThemaintaskofChina’

7、sLunarExplorationProjectPhaseⅢ(Chang’e5detector)istoachievelunarsampleswhichkeepstheregolithsamplestratificationinformationandisnotlessthan2meterslengthreturntoearth.Rotarydrivecomponentsisanimportantpowermechanismofsamplingdevice,whichprovidessufficie

8、ntpowerforcoringdrill’srotarydrillingtoensurethedrillingtoolworkinaccordancewithaspecifiedpattern,anditsperformanceandreliabilityiscritical.Rotarydrivecomponentsistobeexperiencedharshmechanicalenvironmentsduringthetransport,whileworking