载人月球车凹面车轮结构设计及优化分析

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1、莹柃代号学号密级公开分类号硕士学位论文载人月球车凹面车轮结构设计及优化分析学位申请人姓名宋仲良培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称文桂林教授学科专业机械工程研究方向车辆工程论文提交日期年月日学校代号：学号：密级：公开湖南大学硕士学位论文载人月球车凹面车轮结构设计及优化分析学位申请人姓名宋仲良培养单位：机械与运载工程学院导师姓名及职称：文桂林教授专业名称：机械工程论女提交日期：年月曰论女答辩日期：年月曰答辩委员会主席：袭金科教授Structuredesignandoptimizationanalysisofmannedlunarroverconcavewhe

2、elbySONGZhongliangB.E.(HunanUniversity)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWENGuilinMarch,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研宄成果。除了文中特

3、别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月丨■日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于、保密口，在年解密后适用本授权书。、不保密口。请在以

4、上相应方框内打“”作者签名：嚷許日期：丄必年月疚日导师签名：二曰期：年今月曰载人月球车凹面车轮结构设计及优化分析摘要载人月球车作为深空探测的发展趋势，受到广泛而深入的研宄，是提高探测效率、拓展探测区域、增加研宄项目所依赖的载体。月表覆盖着平均厚度为深的月壤，颗粒细小，承载力差，摩擦角大，粘聚力小，且易扬尘等特征，可能导致扬尘太高或下陷太深等困境。载人月球车相对无人巡视器，载重大、车速快，主要以在松软月壤的通过性为主要设计目标。考虑到特殊月面环境和不可知性，并满足强度、承载能力以及吸震性能的要求，车轮成为其研宄重点。基于上述诸多问题，本文针对国内外月球车车轮的研

5、宄现状和在实践过程中表现的不足，通过大量的文献综述、试验研究和理论分析，取得了以下研宄成果：因国内外星球探测器绝大部分采用凸面轮，在松软非结构化路面上行走属于点或线接触，易于沉陷、扬尘，且存在稳定性不足的特点，考虑釆用凹面轮设计理论。建立凹面轮的轮壤相互作用模型、月壤模型和沉陷模型，提出了沉陷、牵引力和驱动力矩作为性能评价指标，应用软件对凹面轮进行仿真分析，得出凹面轮宽度、直径和凹进深度等是其性能灵敏性高的参数。在松软月面上，若凹面轮凹进深度与凸面轮凸起高度相同时，凹面轮比凸面轮在侧倾稳定性和防扬尘等特性上具有较大优势。针对重复路线、转向、爬坡等工况，对比分析

6、了凸面轮与凹面轮车轮沉陷、牵引力和驱动力矩，可知凹面轮优于凸面轮；针对凹面轮，得出了弹性模量、内摩擦角和滑移率等参数与车轮运动相关性。针对四轮凹面轮月球车，在四轮不同接触工况下，获取了整车行驶稳定性和倾斜角度，为月球车行驶路线选择和应对障碍提供参考依据。关键词：月球车；凹面轮；沉陷；扬尘；稳定性硕士学位论文，，，，，，：；；；；载人月球车凹面车轮结构设计及优化分析目录学位论旅创月学位论娜又使用授权书录第章绪论载人月球车面临问题和研宄方法国内外移动系统现状和未来规划本文研究的主要内容第章结构设计和分析整体概述和车轮设计侧倾稳定性分析防扬尘分析凹面车轮在坚硬月岩上

7、的有限元分析关键零部件分析本章小结：第章凹面轮在松软月壤中的运行月壤模型：轮地相互作用模型车轮沉陷模型凹面轮在月壤中运行的有限元分析凹面轮结构参数的影响重复路线行走对各参数的影响车轮转向对各参数影响爬坡性能对比轮壤作用滑移率的影响其他参数影响土槽试验本章小结第章四轮凹面轮月球车运行稳定性四轮凹面轮月球车有限元模型硕士学位论文左右车轮工况对称情况结果分析左右车轮工况不对称情况分析同侧两车轮工况相同而异侧不相同单个车轮工况不同而其他车轮工况相同四轮工况相同而一轮接触障碍本章小结总结与展望参考文献附录攻读学位期间发表的论文硕士学位论文第章绪论観世纪是人们进行深空探测

8、的时代，它对人类文明的发展和进步有着重