目前,我国探月工程正在准备第三个阶段的工作,主要是完成月面无人采样返回的任务。我国研制的月面钻取采样器,在月面钻取得到样品之后,通过避让机构带动整形机构展开,为上升器顺利返回地球提供空间。避让机构安全解锁、展开是实现月面无人采样返回的关键所在。因此,需要研制专门的设备在地面模拟月球环境对避让机构进行可靠性试验。本课题的意义在于研制避让机构低重力模拟试验台来模拟月球环境,对避让机构进行综合性能试验,验证避让机构的可靠性与安全性。地面低重力环境模拟包括自由落体运动、抛物线飞行、平衡力抵消等方案,结合课题实际情况,综合各种因素考虑,本文最终选择了可靠性高且更适合于避让机构的“斜面力等效法”进行低重力模拟。根据项目技术指标,对低重力模拟试验台的各关键机械部位进行详细设计,包括避让机构支撑装置、法向支撑装置、压紧释放装置、升降腿装置等,并设计了试验台的运动控制系统和数据采集系统。根据低重力模拟试验台的工作原理,对低重力模拟试验台的工作特性进行分析。其中包括法向支撑滚动摩擦力矩分析、电缆及传感器对展开过程的影响、避让机构试验时着陆姿态调整和避让机构锁定冲击动力学分析。基于ADAMS动力学仿真软件,获得了月面钻取采样器避让机构月面真实展开运动特性和避让机构在低重力模拟试验台上展开运动特性。借助低重力模拟试验台,开展月面钻取采样器避让机构的综合性能试验。通过对试验数据与仿真结果进行对比,验证了低重力模拟试验台的正确性;对避让机构不同位置的加速度进行测量,为避让机构锁定冲击的动力学分析提供数据;开展了避让机构锁定冲击特性测试,验证了能量等效补偿法的可行性。对月面钻取采样器避让机构低重力模拟试验台进行了误差分析,包括机械结构引起的误差和外部装置本身精度引起的误差。通过误差分析,了解影响试验台精度的因素,对这些因素引起的误差进行了评估。本文通过资料查阅、理论分析、结构设计、仿真与试验研究,研制了一台适合于避让机构且可靠性较高的低重力模拟试验台,为我国探月工程的安全实施提供了技术支持。