月壤鉆取采樣鉆具進(jìn)給機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析.pdf

1、在我國(guó)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(jìn)給機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和激振沖擊機(jī)構(gòu)。鉆具進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作原理是滑輪繩索系統(tǒng)傳動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩牽引鉆具機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，起到精確控制鉆具機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的作用。為了順利完成月壤采樣的任務(wù)，機(jī)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行力學(xué)性能的仿真分析，其難點(diǎn)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(zhǎng)坐標(biāo)來(lái)描述鋼絲繩上物質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，并推導(dǎo)出物質(zhì)速度與空間速度之間的關(guān)系；通過(guò)分析驅(qū)動(dòng)卷筒上的鋼絲繩纏繞方式，給出卷筒上鋼絲繩滑移段弧長(zhǎng)的計(jì)算方法，并根據(jù)機(jī)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)，計(jì)算了鋼絲繩在各個(gè)部件上的連接方式；在鉆具進(jìn)給機(jī)構(gòu)上選取了8個(gè)特征點(diǎn)，結(jié)合鋼絲繩在鉆具機(jī)構(gòu)特征點(diǎn)處的位移協(xié)調(diào)條件和力的平衡條件，計(jì)算了鉆具進(jìn)給機(jī)構(gòu)的初值狀態(tài)；利用空間描述對(duì)鋼絲繩特征點(diǎn)的物質(zhì)速度和物質(zhì)加速度進(jìn)行重新構(gòu)造，通過(guò)特征點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)

3、學(xué)關(guān)系，建立鉆具進(jìn)給機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)狀態(tài)微分方程，并對(duì)驅(qū)動(dòng)卷筒的角速度進(jìn)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(kāi)發(fā)了鉆具進(jìn)給機(jī)構(gòu)的計(jì)算仿真程序，并制作了GUI操作界面，只需輸入機(jī)構(gòu)的參數(shù)，程序進(jìn)行自動(dòng)建模，高效求解，計(jì)算結(jié)果經(jīng)過(guò)后處理之后，以動(dòng)畫(huà)和曲線的形式反饋，機(jī)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)根據(jù)計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)演算，可以反映鉆具進(jìn)給機(jī)構(gòu)中各個(gè)組成部分的工作細(xì)節(jié)。通過(guò)對(duì)鉆具進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真計(jì)算，分析鉆具的軌跡偏