基于应力分布的月球车轮地相互作用地面力学模型

《基于应力分布的月球车轮地相互作用地面力学模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第45卷第7期机械工程学报Vol.45No.72009年7月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJul.2009DOI：10.3901/JME.2009.07.049基于应力分布的月球车轮地*相互作用地面力学模型丁亮高海波邓宗全刘吉成陶建国(哈尔滨工业大学机器人技术及系统国家重点实验室哈尔滨150080)摘要：轮地相互作用地面力学在月球车的设计、性能评价、控制和仿真等方面具有重要作用，是目前基于动力学进行月球车相关研究的瓶颈。基于此，利用针对月球车开发的车轮—土壤相互作用测试系统进行试验，

2、结合试验数据对传统车辆轮地相互作用正应力和切应力分布模型进行修正，并分析月球车轮刺高度对应力分布的影响，从而提出随滑转率变化改变沉陷指数的经验公式，以反映土壤侧向流动等引起的滑转沉陷。对应力分布公式积分得到集中力/力矩计算模型，并结合试验数据进行验证。在载荷为80N，滑转率从0.05增加到0.6时，模型对于车轮垂直载荷、挂钩牵引力和驱动力矩的计算值与试验数据相比，相对误差不超过10%。模型能够反映滑转沉陷和轮刺效应，可以有效地用于月球车轮地相互作用力学的计算。关键词：地面力学月球车轮地相互作用滑转率轮刺中图分类号

3、：O39U489TerramechanicsModelforWheel-terrainInteractionofLunarRoverBasedonStressDistributionDINGLiangGAOHaiboDENGZongquanLIUJichengTAOJianguo(StateKeyLaboratoryofRoboticsandSystem,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150080)Abstract：Terramechanicsforwheel-terrain

4、interactionoflunarexploringrover,whichisthebottleneckofdynamics-basedresearchatpresent,canplayanimportantroleinmechanicaldesign,performanceevaluation,control,simulation,etc.Experimentsaredonebyusingthewheel-terraininteractiontestingsystemdevelopedforlunarrove

5、r.Theconventionalnormalandshearstressdistributionmodelsareimprovedaccordingtotheexperimentaldata.Andtheeffectcausedbythewheellugsisalsoanalyzed.Toreflecttheslip-sinkagecausedbylateralflowofdeformablesoil,theconceptthatthesinkageexponentshouldvaryaccordingtoth

6、eslipratioisproposedandanempiricalformulaisgiven.Mathematicmodelforcalculatingconcentratedforce/torqueisdeducedbyintegratingthedistributedstresses,whichisverifiedbyexperimentaldata.Withaloadof80N,whiletheslipratioincreasesfrom0.05to0.6,therelativeerrorofcalcu

7、latedvalueandexperimentaldatafornormalload,drawbarpullanddrivingtorqueislessthan10%.Themodelcanreflectslip-sinkageandtheeffectofwheellugs,andcanbeusedeffectivelyforthecalculationofwheel-terraininteractionmechanics.Keywords：TerramechanicsLunarroverWheel-terrai

8、ninteractionSlipratioWheellug月面崎岖不平。在松软崎岖的月面环境中运行时，*0前言月球车容易发生严重的滑转沉陷和纵向、侧向滑[1]移，导致牵引效率降低，偏离预定轨迹，甚至车月球表面覆盖了厚厚的一层由岩石碎屑和灰轮陷入月壤无法前进。车体多刚体动力学和轮地作尘组成的松软月壤，环形山、月溪等地形结构导致用地面力学可以用于分析和解决这些问题。其中多刚体