月球車車輪驅動性能及其綜合評價的研究.pdf

1、作為月球車直接與月壤接觸的部件，車輪不僅起到承載月球車的整體重量，產生牽引力，反饋必要的月面地形信息的作用，而且對月球車的運動能力、轉向靈活性、適應月面地形的能力具有極其重要的影響。因此，深入研究輪-地接觸力學特性，分析車輪的驅動性能，對于研制出高通過性的車輪，并對月球車整車動力學分析、仿真、路徑規(guī)劃等相關技術的研究具有重要的意義。本文主要進行月球車車輪在類月壤環(huán)境中的驅動性能理論、仿真與實驗，以及車輪驅動性能綜合評價的研究。
　

2、　為了給車輪驅動性能的理論研究及仿真分析提供必要的沙土參數，并為月壤參數的測量提供方法參考，建立沙土參數與沙土抗剪切性能及承壓性能間的理論表達式。根據理論公式中各參變量對測試系統(tǒng)的要求，搭建沙土參數及車輪驅動性能綜合測試系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)進行沙土的承壓及剪切實驗，對實驗數據進行回歸統(tǒng)計分析，獲得實驗用沙土參數。
　　基于地面力學理論建立車輪構型參數、沙土參數、載荷、滑轉率和車輪牽引性能及轉向性能間的數學模型，分析車輪構型參數對車輪牽

3、引性能及轉向性能的影響。通過實驗驗證該理論模型的在預測車輪掛鉤牽引力、驅動轉矩及轉向阻力矩的正確性。該理論模型可作為車輪構型參數的優(yōu)化設計及車輪驅動性能評價體系的基礎。
　　利用散體力學極限平衡理論分析車輪的齒片與沙土接觸時，沙土的變形及受力狀況，以此分析齒片同沙土相互作用的力學模型，推導帶有齒片車輪的牽引性能模型。通過分析多齒片同沙土同時接觸時齒片切削沙土的最佳狀態(tài)，建立齒片高度與齒片個數間合理組合的關系式。利用不同車輪滑轉率下

4、齒片參數對車輪牽引性能及轉向性能影響的實驗研究，得出直齒片參數、斜齒片參數及互成角度齒片參數對車輪驅動性能的影響關系。同時，分析車輪驅動性能及牽引效率隨車輪滑轉率的變化關系，為控制車輪驅動時滑轉率的選擇提供實驗數據參考。該項研究為分析齒片參數對車輪驅動性能的影響，建立齒片同沙土接觸力學仿真及合理選擇齒片的參數提供數據參考與理論依據。
　　為了進一步直觀有效地反映車輪在不同滑轉率和齒片參數下與沙土接觸時車輪對沙土的擾動特性，模擬低重

5、力條件下齒片效應對車輪驅動特性的影響，建立基于離散元仿真的車輪運動特性仿真模型。通過仿真得到車輪與沙土顆粒接觸時的應力分布關系，以及運動特性關系，并通過實驗驗證仿真模型的正確性。該仿真模型作為研究車輪驅動特性的一種方法，完善輪－地接觸力學特性分析方法。
　　最后本論文在分析車輪驅動特性的理論研究、實驗與仿真分析的基礎上，進行車輪驅動性能評價指標及其綜合評價的研究?；诹烤V分析法確定車輪-月壤接觸系統(tǒng)參數間的無量綱關系，確定車輪驅動