混合式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與動力學(xué)特性分析.pdf

1、轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)是將著陸器搭載的巡視器轉(zhuǎn)移釋放到星球表面的組件，它在地外天體探測領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)所代表的轉(zhuǎn)移釋放技術(shù)是整個地外天體探測任務(wù)所需的技術(shù)體系中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是決定探測任務(wù)成敗的關(guān)鍵一環(huán)。因此，研究轉(zhuǎn)移釋放技術(shù)歷來被世界航天大國所重視?；谖磥砦覈虑?、火星探測任務(wù)對轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的需求，本文以轉(zhuǎn)移釋放技術(shù)為研究對象，有針對性地提出混合式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)（Hybrid Transfer Mechanism,HTM），并對其開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方

2、法、動力學(xué)、力學(xué)性能等方面的研究。本文的研究內(nèi)容如下：
　　1）在分析幾種典型轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)方案特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出混合式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)方案。該方案由搖臂、擺桿、導(dǎo)軌、懸梯、絲杠滑塊機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)以及緩釋機(jī)構(gòu)等組成,動力源由力矩電機(jī)提供。力矩電機(jī)控制緩釋機(jī)構(gòu)放繩速度，絲杠滑塊機(jī)構(gòu)控制擺桿擺動速度，從而控制導(dǎo)軌懸梯組合體上巡視器的下降速度?；旌鲜睫D(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)工作過程包括解鎖、展開、調(diào)姿、轉(zhuǎn)移及著地5個階段，不同階段由不同的機(jī)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)。
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3、）基于哈密頓原理和含約束的拉格朗日法，建立混合式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)-巡視器系統(tǒng)（Hybrid Transfer Mechanism-Inspector System,HTMIS）的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型。并以此為基礎(chǔ)，利用Newmark法求解HTM工作過程中巡視器運(yùn)動趨勢曲線，為開展HTMIS動力學(xué)仿真提供有益支撐。
　　3）基于對HTM工作原理和運(yùn)動學(xué)過程的分析，建立HTMIS動力學(xué)控制模型。并以此為基礎(chǔ)對HTMIS進(jìn)行水平面著陸工況、前傾15著

4、陸工況、后仰15著陸工況、側(cè)傾15著陸工況下的動力學(xué)仿真。動力學(xué)仿真表明四種工況下混合式轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)都能平穩(wěn)安全地將巡視器轉(zhuǎn)移釋放到地面。
　　4）基于動力學(xué)仿真得到的巡視器運(yùn)動曲線和核心部件受力曲線，確定四種工況下核心部件受力危險(xiǎn)時間點(diǎn)。并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行有限元仿真，校核工作過程中核心部件的強(qiáng)度和探索HTM的最大承載能力。仿真結(jié)果表明：四種工況下工作過程中的第二階段核心部件應(yīng)力、應(yīng)變、變形最大，但均未發(fā)生強(qiáng)度破壞；四種工況中側(cè)傾15著