月球车用可重复展开式太阳能帆板机构的研究

摘要

随着太空探测技术的发展，各国陆续开展了对外层空间的探测，作为人类探测太阳系和其他星球最理想的跳板和中转基地，月球在开发外层空间中具有特殊的地位。因此，对月球探测车的设计与研制是实现我国登月探测计划的前提条件。
　　月球车太阳能帆板展开机构是月球车能源获取系统的重要组成部分，也是月球车最重要的展开附件之一。其帆板上承载着太阳能接收转换芯片装置，用来为月球车提供电力支持。
　　本文针对可重复展开式月球车太阳能帆板机构进行整体结构设计、板体结构优化设计、相应动力学分析与实验分析。
　　首先，在对国内外行星车展开机构分析研究的基础上提出几种可行方案，通过比较选择一种较适合的方案。根据此方案进行展开机构结构设计，设计出具有可重复展开功能的太阳能帆板展开机构。所设计的帆板机构具有质量小、功耗较低、结构简单、转动灵活、控制方便，满足对太阳光线及时跟踪选择最佳照射角度的要求，并能方便地安装于月球车上。
　　其次，结合月球车用太阳能帆板的使用要求，对太阳能帆板板体结构进行进一步的结构优化设计，得到综合性能较理想的蜂窝夹芯型太阳能帆板的结构尺寸参数。
　　再次，对所设计的太阳能帆板展开机构进行展开过程刚柔耦合驱动动力学建模，通过ADAMS软件进行相应的展开动力学仿真，以验证理论分析的结果。并对太阳能帆板展开驱动力矩裕度进行一定的分析。
　　最后，建立太阳能帆板展开状态下的振动动力学方程，利用数学软件编程求解其固有频率及振动模态特征，分析帆板在展开工作状态时，对瞬态激励的响应特征。结合所加工实验样机进行振动实验，以验证理论分析的结果。

目录

月球车用可重复展开式太阳能帆板

RESEARCH ON A REPEATABLE UNFOLDED SOLAR ENERGY SAILBORAD MECHANISM OF LUNAR ROVER

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外的研究现状综述

1.3 课题来源及主要研究内容

第2章 可重复展开式太阳能帆板机构的结构设计

2.1 设计任务及要求

2.2 太阳能帆板板体结构初步设计

2.3 展开机构总体结构设计

2.4 主要部件具体结构设计

2.5 本章小结

第3章 太阳能帆板板体结构的优化设计

3.1 蜂窝夹芯型太阳能帆板尺寸优化要求

3.2 蜂窝夹芯结构优化变量的选取

3.3 目标函数及约束条件的确定

3.4 优化理论方法及程序编制

3.5 优化结果的验证分析

3.6 本章小结

第4章 太阳能帆板展开驱动动力学分析

4.1 刚柔耦合驱动动力学数学建模

4.2 ADAMS动力学仿真分析

4.3 展开驱动力矩裕度分析

4.4 本章小结

第5章 太阳能帆板振动动力学分析与实验

5.1 振动动力学方程建立

5.2 帆板振动固有频率及振型分析

5.3 帆板振动瞬态冲击响应分析

5.4 帆板振动测试实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢