鉆取采樣參數(shù)測試平臺(tái)研制及試驗(yàn)研究.pdf

1、月球采樣具有重大的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)意義,完成月球采樣將會(huì)為人類開發(fā)利用月球資源打下基礎(chǔ)。月壤深層采樣裝置是實(shí)現(xiàn)月壤采集必不可少的設(shè)備,而鉆進(jìn)式深層采樣具有適應(yīng)性強(qiáng)和功耗低的優(yōu)點(diǎn),所以目前國外已成功應(yīng)用的月球土壤深層采樣裝置均采用鉆進(jìn)式設(shè)計(jì)。由于目標(biāo)月壤特性和成分都無法確定,考慮到外層空間作業(yè)能耗限制的問題,研制具有輕量化、低功耗、高效率和高可靠性等特性的月壤鉆取采樣裝置具有重要的學(xué)術(shù)研究及工程應(yīng)用價(jià)值。本課題針對(duì)我國探月三期工程鉆取采樣裝置研

2、制了鉆取采樣參數(shù)測試平臺(tái)。
　　通過查閱相關(guān)方面資料結(jié)合前蘇聯(lián)和美國成功的采樣返回經(jīng)驗(yàn),以真實(shí)月壤采集裝置原理和結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),基于無滑差軟袋取芯機(jī)理提出了一種鉆取采樣參數(shù)測試平臺(tái)的方案。該測試臺(tái)分為鉆具驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)尺驅(qū)動(dòng)裝置,角度調(diào)整裝置和測試臺(tái)架四個(gè)部分,可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、激振和進(jìn)尺三個(gè)主要運(yùn)動(dòng)。通過檢測回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、進(jìn)尺鉆壓力、進(jìn)尺位移、激振頻率和激振驅(qū)動(dòng)力等參數(shù),完成鉆取采樣過程的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測。
　　對(duì)鉆取采樣參數(shù)測試

3、平臺(tái)激振驅(qū)動(dòng)力、激振頻率響應(yīng)特性、進(jìn)尺特性進(jìn)行了分析計(jì)算。通過建立的凸輪運(yùn)動(dòng)受力分析模型,推導(dǎo)出最大驅(qū)動(dòng)力矩與凸輪回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的關(guān)系公式。使用有限元軟件對(duì)測試臺(tái)主要承載部件進(jìn)行了應(yīng)力應(yīng)變分析,完成各部件的強(qiáng)度和剛度校核。開展了鉆取采樣參數(shù)測試平臺(tái)詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),繪制測試臺(tái)二維工程圖和三維模型,并完成了機(jī)械系統(tǒng)的集成。
　　設(shè)計(jì)并搭建了鉆取采樣參數(shù)測試平臺(tái)控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)由硬件和軟件系統(tǒng)組成,能夠完成各電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制及各傳感器的數(shù)據(jù)采