星球車輪原地運動作用力學及動態(tài)沉陷研究.pdf

1、隨著中國月球探測工程的開展以及火星探測計劃的確立，星球探測車的作用變得越來越重要。星球車可以搭載各種科學儀器在星球表面自主移動，是星球探測的重要平臺和技術手段。研究星球車輪與松軟地形的動態(tài)作用規(guī)律可以避免星球車在移動過程中由于滑轉和側向滑移導致的運動失效，為車輪的設計和星球車的軌跡規(guī)劃及相應控制策略提供理論基礎。本文基于地面力學的相關理論，采用半經(jīng)驗方法針對星球車單個驅動車輪進行原地轉向和原地滑轉時的動態(tài)沉陷和力學特性進行研究。

2、　　在實驗室已有的車輪原地轉向實驗結果基礎上，補充進行了車輪滑轉沉陷實驗。分析了垂直載荷、輪刺高度等參數(shù)對實驗過程中沉陷量和力學參數(shù)的影響，得出了垂直載荷、輪刺高度和實驗初始條件對實驗結果產(chǎn)生很大影響的結論。
　　從地面力學基本理論出發(fā)，通過對分布應力的積分，得到了車輪原地轉向沉陷量模型；并進一步根據(jù)實驗結果分析得到了沉陷指數(shù)隨著轉向角度發(fā)生改變的兩個經(jīng)驗公式；進而將沉陷指數(shù)公式帶入到沉陷量模型中得到了車輪原地轉向動態(tài)沉陷模型；建

3、立了轉向力矩積分模型，并分析了車輪轉向時力矩與模型存在誤差的原因，改進了轉向力矩積分模型，得到了能夠反映輪刺效應的原地轉向修正模型；通過引入了車輪等效集中力的概念，推導了轉向力矩的簡化模型。
　　建立了車輪原地滑轉沉陷動態(tài)力學模型。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到了沉陷指數(shù)隨車輪旋轉角度的計算公式，通過該模型提高了車輪原地滑轉時沉陷量模型的精度；推導了此時車輪各部分剪切位移的表達形式，優(yōu)化了驅動力矩和掛鉤牽引力的動態(tài)力學模型；進一步，為了適應實時