月壤樣品整形機構低重力展開及樣品轉移特性試驗研究.pdf

1、探月三期工程的實施將極大地推動我國對月球土壤鉆取技術的發(fā)展，成為進一步對其他地外星體探測的技術基礎。月壤鉆采裝置中樣品整形機構是其重要組成部分，其功能一方面是對月壤樣品軟袋進行纏繞整形，將樣品安置在樣品容器中。另一方面，完成整形后的樣品容器發(fā)生下落轉移運動，落入上升器的密封容器中。此后，整形機構在展開機構的作用下發(fā)生避讓展開運動，為上升器起飛提供足夠的空間。由于月面與地面重力加速度和姿態(tài)不同，故整形機構展開及樣品轉移的低重力模擬試驗成為

2、鉆取采樣技術中重點研究的內(nèi)容之一。
　　由于傳統(tǒng)低重力試驗方法不具有普適性，針對展開特性，本文基于拉格朗日模型提出一種新的試驗方法，即被動式凸輪廓線力矩補償法，通過全程抵消重力矩的六分之五而達到模擬低重力的效果。針對樣品容器轉移特性，本文在低重力試驗方法上分別就轉移的沖擊特性與運動學特性采取了動量等效和力等效的原理。
　　根據(jù)低重力模擬原理進行了地面測試裝置的結構設計與分析，在展開特性模擬測試裝置中重點設計了凸輪廓線與配重組

3、件，分析了其主要承力件的強度剛度。在轉移特性模擬測試裝置中對驅動裝置與姿態(tài)角調(diào)節(jié)裝置進行了功能性分析。
　　本文對低重力模擬裝置所帶來的誤差源進行了理論分析。對展開特性模擬裝置引入的懸吊點位置、摩擦、凸輪機構非共面等誤差源進行了計算，對結構進行改進以便消除或減小誤差。對轉移特性模擬測試的誤差進行分析并計算了受著陸姿態(tài)影響時的最大誤差量。
　　利用ADAMS進行了整形機構展開特性與樣品轉移特性的模擬，對展開特性重點仿真了引入誤

4、差源時引起的模擬測試誤差量以及月面中展開運動參數(shù)。對轉移特性重點仿真了不同工況下的沖擊力、沖擊速度，為試驗測試提供了對比數(shù)據(jù)。
　　本文對樣品容器的轉移運動進行了試驗平臺的搭建，并分析了樣品轉移模擬裝置測試精度。對樣品轉移運動分別進行了不同姿態(tài)角工況時的沖擊特性、運動特性地面低重力模擬測試。結合仿真數(shù)據(jù)對比分析試驗結果，驗證了模擬測試裝置的有效性。
　　本課題的應用價值在于其試驗方法可對其他類似試驗提供參考，仿真和試驗數(shù)據(jù)可