基于应力修正的载人月球车车轮侧向力模型研究.pdf

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1、第53卷第9期机械工程学报Vol.53No.92017年5月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMay2017DOI：10.3901/JME.2017.09.014*基于应力修正的载人月球车车轮侧向力模型研究1122梁忠超王永富高海波邓宗全(1.东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819；2.哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080)摘要：载人月球探测是无人月球探测的必然发展趋势，载人月球车是载人月球探测中必不可少的探测工具和手段。宇航员驾驶载人月球车

2、进行月面探测任务，在进行转向行驶时，车轮实际速度方向与滚动方向不一致，此时土壤对车轮产生侧向力的作用。载人月球车车轮运行在月球真空、大温差、松软月面土壤的恶劣条件下，与传统地面橡胶车轮不同，采用弹性筛网形式的车轮。基于一般刚性车轮的侧向力模型，引入三个应力修正系数，其中包括两个侧向附着力计算的应力修正系数和一个侧向推土力计算的应力修正系数。通过推导得到载人月球车弹性筛网车轮的侧向力数学模型，利用参数辨识得到应力修正系数的求解公式。对比理论修正模型与试验结果，验证了载人月球车弹性筛网轮侧向力理论模型的

3、准确性。关键词：载人月球车；侧向力模型；地面力学；弹性筛网车轮中图分类号：TP242LateralForceModelofLunarRovingVehicle’sWheelBasedonPressureModifying1122LIANGZhongchaoWANGYongfuGAOHaiboDENGZongquan(1.SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation,NortheasternUniversity,Shenyang110819;2.StateKey

4、LaboratoryofRoboticsandSystem,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150080)Abstract：Mannedlunarexplorationisaninevitabletrendofunmannedexploration,andthelunarrovingvehicle(LRV)isadispensabletoolintheprocessofthemannedlunarexploration.Whentheastronautsdrive

5、andsteertheLRV,theactualmovingdirectionofLRV’swheelwillbedifferentfromtherollingdirection,andthesoilwillimpactlateralforceonthewheel.ThewheelofLRVisdifferentfromthetraditionalrubbertireontheearth,andithasmeshsurfaceanddeformablepropertybecauseoftheLRVw

6、orkingunderthesevereenvironmentsofvacuum,largetemperaturedifference,andsoftsoil.Basedonthenormalrigidwheelmodel,thelateralforcemodelofLRVisproposedbyintroducingthreepressuremodifiedcoefficients,whichcontaintwocoefficientsforthelateralcohesiveforcecalcu

7、lationandoneforthelateralbulldozingforcecalculation.ThelateralforcemodeloftheLRV’swheelisdeducedusingabovethreemodifiedcoefficients,andthesecoefficientsareidentifiedintheexperiments.Finally,themodifiedlateralforcemodelofLRV’swheelisverifiedbycomparingt

8、hetheoreticalmodelwiththeexperimentresultsKeywords：lunarrovingvehicle；lateralforcemodel；terramechanics；wheelwithdeformablepropertyandmeshsurface探测的研究发展以及周边技术的带动，使人们能够10前言更深入的了解地球、太阳系以至整个宇宙，最终达到促进人类发展的目标。目前随着中国、美国、欧月球具有丰富的物质资源、空间资源以及可开洲、