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(zhuǎn)和側(cè)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(qū)動車輪進行原地轉(zhuǎn)向和原地滑轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向?qū)嶒灲Y(jié)果基礎上，補充進行了車輪滑轉(zhuǎn)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(jié)果產(chǎn)生很大影響的結(jié)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(zhuǎn)向沉陷量模型；并進一步根據(jù)實驗結(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(zhuǎn)向動態(tài)沉陷模型；建

3、立了轉(zhuǎn)向力矩積分模型，并分析了車輪轉(zhuǎn)向時力矩與模型存在誤差的原因，改進了轉(zhuǎn)向力矩積分模型，得到了能夠反映輪刺效應的原地轉(zhuǎn)向修正模型；通過引入了車輪等效集中力的概念，推導了轉(zhuǎn)向力矩的簡化模型。
　　建立了車輪原地滑轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角度的計算公式，通過該模型提高了車輪原地滑轉(zhuǎn)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(qū)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