月壤鉆取采樣鉆具進給機構(gòu)動力學(xué)仿真分析.pdf

1、在我國的探月三期工程中，主要任務(wù)之一是獲取一定深度，保持原始層理信息的月壤樣品，月壤鉆探裝置主要包括鉆具進給機構(gòu)、回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)和激振沖擊機構(gòu)。鉆具進給機構(gòu)的工作原理是滑輪繩索系統(tǒng)傳動，通過鋼絲繩牽引鉆具機構(gòu)沿導(dǎo)軌做進給運動，起到精確控制鉆具機構(gòu)運動的作用。為了順利完成月壤采樣的任務(wù)，機構(gòu)的滑輪繩索系統(tǒng)需要滿足較高的性能要求，為確定滑輪繩索系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化方案，需要對系統(tǒng)進行力學(xué)性能的仿真分析，其難點是滑輪繩索系統(tǒng)的建模方法。
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2、研究根據(jù)連空間描述方法，提出用弧長坐標(biāo)來描述鋼絲繩上物質(zhì)點的運動，并推導(dǎo)出物質(zhì)速度與空間速度之間的關(guān)系；通過分析驅(qū)動卷筒上的鋼絲繩纏繞方式，給出卷筒上鋼絲繩滑移段弧長的計算方法，并根據(jù)機構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)，計算了鋼絲繩在各個部件上的連接方式；在鉆具進給機構(gòu)上選取了8個特征點，結(jié)合鋼絲繩在鉆具機構(gòu)特征點處的位移協(xié)調(diào)條件和力的平衡條件，計算了鉆具進給機構(gòu)的初值狀態(tài)；利用空間描述對鋼絲繩特征點的物質(zhì)速度和物質(zhì)加速度進行重新構(gòu)造，通過特征點之間的運動

3、學(xué)關(guān)系，建立鉆具進給機構(gòu)的系統(tǒng)狀態(tài)微分方程，并對驅(qū)動卷筒的角速度進行了擬合修正，避免了角加速度不連續(xù)的情況，最后用Runge-Kutta法求解。利用MATLAB開發(fā)了鉆具進給機構(gòu)的計算仿真程序，并制作了GUI操作界面，只需輸入機構(gòu)的參數(shù)，程序進行自動建模，高效求解，計算結(jié)果經(jīng)過后處理之后，以動畫和曲線的形式反饋，機構(gòu)的動畫根據(jù)計算結(jié)果實時演算，可以反映鉆具進給機構(gòu)中各個組成部分的工作細(xì)節(jié)。通過對鉆具進給機構(gòu)進行仿真計算，分析鉆具的軌跡偏