月球次表层回转取样钻头构型设计  

Structure design of lunar subsurface sampling drill

作　　者：赵德明[1] 姜生元[1] 唐德威[1] 侯绪研[1] 邓宗全[1] 

机构地区：[1]哈尔滨工业大学宇航空间机构及控制研究中心,哈尔滨150001

出　　处：《吉林大学学报（工学版）》2017年第4期1149-1158,共10页Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition

基　　金：中国探月工程预研项目(TY3Q20110001;TY3Q20110005);国家自然科学基金项目(51105092;61403106);国家国际科技合作专项项目(2014DFR50250)

摘　　要：以月球次表层钻进取样工程为应用背景,从功能组成角度定义了月球取样钻头的子结构,将排屑通道优化设计作为钻头构型改进重点。采用曲面基体和空间螺旋曲线包络方式设计排屑通道,并对排屑通道进行了微分几何建模,设计了一种新型曲面构型钻头。通过多种典型构型钻头在模拟月壤条件下的负载对比实验对该构型进行了测试,结果表明该新型钻头的负载约为其他构型钻头的30%~45%。最后,还从细观角度应用离散单元仿真方法验证了曲面螺旋翼钻头具有优良的大颗粒适应性。The sub-structures of drill bit are defined based on the function, and the optimization of the chip removing structure is taken as the key of shape-configuring design of the drill bit. A new drill shape-configuring design with spherical base and spiral blade is proposed. Experimental results show that the pay load of drill bit with the new chip removing structure is only 30% - 40% of the other typical drill bit forms. The gravels removing mechanism is studied using Discrete Element Method （DEM） , and the results show that the new drill bit structure is more adaptable.

关 键 词：机械设计 月表取样 钻头构型设计 排屑通道建模 

分 类 号：TH122[机械工程—机械设计及理论] V476.3[航空宇航科学与技术—飞行器设计]