星球車(chē)輪原地運(yùn)動(dòng)作用力學(xué)及動(dòng)態(tài)沉陷研究.pdf

1、隨著中國(guó)月球探測(cè)工程的開(kāi)展以及火星探測(cè)計(jì)劃的確立，星球探測(cè)車(chē)的作用變得越來(lái)越重要。星球車(chē)可以搭載各種科學(xué)儀器在星球表面自主移動(dòng)，是星球探測(cè)的重要平臺(tái)和技術(shù)手段。研究星球車(chē)輪與松軟地形的動(dòng)態(tài)作用規(guī)律可以避免星球車(chē)在移動(dòng)過(guò)程中由于滑轉(zhuǎn)和側(cè)向滑移導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)失效，為車(chē)輪的設(shè)計(jì)和星球車(chē)的軌跡規(guī)劃及相應(yīng)控制策略提供理論基礎(chǔ)。本文基于地面力學(xué)的相關(guān)理論，采用半經(jīng)驗(yàn)方法針對(duì)星球車(chē)單個(gè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪進(jìn)行原地轉(zhuǎn)向和原地滑轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)態(tài)沉陷和力學(xué)特性進(jìn)行研究。

2、　　在實(shí)驗(yàn)室已有的車(chē)輪原地轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，補(bǔ)充進(jìn)行了車(chē)輪滑轉(zhuǎn)沉陷實(shí)驗(yàn)。分析了垂直載荷、輪刺高度等參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沉陷量和力學(xué)參數(shù)的影響，得出了垂直載荷、輪刺高度和實(shí)驗(yàn)初始條件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大影響的結(jié)論。
　　從地面力學(xué)基本理論出發(fā)，通過(guò)對(duì)分布應(yīng)力的積分，得到了車(chē)輪原地轉(zhuǎn)向沉陷量模型；并進(jìn)一步根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到了沉陷指數(shù)隨著轉(zhuǎn)向角度發(fā)生改變的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式；進(jìn)而將沉陷指數(shù)公式帶入到沉陷量模型中得到了車(chē)輪原地轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)沉陷模型；建

3、立了轉(zhuǎn)向力矩積分模型，并分析了車(chē)輪轉(zhuǎn)向時(shí)力矩與模型存在誤差的原因，改進(jìn)了轉(zhuǎn)向力矩積分模型，得到了能夠反映輪刺效應(yīng)的原地轉(zhuǎn)向修正模型；通過(guò)引入了車(chē)輪等效集中力的概念，推導(dǎo)了轉(zhuǎn)向力矩的簡(jiǎn)化模型。
　　建立了車(chē)輪原地滑轉(zhuǎn)沉陷動(dòng)態(tài)力學(xué)模型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了沉陷指數(shù)隨車(chē)輪旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算公式，通過(guò)該模型提高了車(chē)輪原地滑轉(zhuǎn)時(shí)沉陷量模型的精度；推導(dǎo)了此時(shí)車(chē)輪各部分剪切位移的表達(dá)形式，優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)力矩和掛鉤牽引力的動(dòng)態(tài)力學(xué)模型；進(jìn)一步，為了適應(yīng)實(shí)時(shí)