基于RecurDyn的履带车辆高速转向动力学仿真研究

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(HM),建立某型履带车辆多体动力学模型,对履带车辆在硬、软两种地面的高速转向过程进行动力学仿真和对比分析,着重讨论履带车辆在软地面高速转向的动力学特性,为履带车辆转向性能的研究与高速转向的正确操作提供指导。     

High‐speed mobility on planetary surfaces: A technical review

Despite the success so far accomplished in the robotic exploration of the Moon and Mars, the constraints associated with newly proposed mission concepts manifest the need for a faster surface prospection. Increasing driving velocities is being considered as a potential solution to the requirements introduced by these missions. This review presents the benefits and foreseeable challenges of using faster locomotive solutions for space exploration. Information is provided regarding the set of missions that would benefit most from faster locomotive capabilities. Starting by understanding the theoretical framework governing the interaction of wheeled robots operating over loose, sandy terrains, we delve into the foundation of Bekker's classic terramechanic equations—the most frequently used method to predict mobile robots off‐road performance. We highlight its limitations and review the efforts that have been made to expand the range of application of these theories to dynamic wheel–soil interactions. We analyze the existing experimental evidence on the effects of increasing traveling velocities under earthbound, off‐road conditions. By paying special attention to previous experiences on the lunar surface, we outline the challenges that the combination of irregular terrains and a reduced‐gravity field may pose to a fast‐moving exploration rover. The principles, mathematical models, experimental evidence, and experiences presented in this review are meant to aid in the identification of poorly understood and insufficiently studied aspects regarding high‐speed extraterrestrial surface mobility.     

基于RecurDyn的滑转对履带车辆加速性能影响研究

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(HM),建立履带车辆多体动力学模型,并在MATLAB/Simulink下建立了整车动态系统仿真模型。对履带车辆在硬、软两种地面的加速过程进行动力学仿真和对比分析,着重讨论在不同滑转的条件下履带车辆的加速性能以及滑转率对加速性能的影响,为履带车辆加速性能的研究与滑转的控制提供指导。     

机械弹性车轮结构参数对牵引性能的影响

为解决充气轮胎在越野路面行驶的防破损问题,提高车辆通过性能,对机械弹性车轮的牵引性能进行了研究。通过对机械弹性车轮特殊承载方式进行分析,建立了考虑车轮滑转和地面切应力的驱动轮牵引性能预测模型,推导了车轮沉陷、土壤推力、挂钩牵引力等计算公式;对机械弹性车轮和普通充气轮胎的牵引性能进行了对比,结果表明与普通轮胎相比机械弹性车轮具有较好的通过性能;研究了机械弹性车轮刚度、半径和宽度对牵引性能的影响规律,为车轮结构设计及整车动力学优化提供了参考。     

车辆一路面器材相互作用机理研究

为分析机械化路面器材保障车辆装备通行能力，探讨路面器材装备的主要结构形式和受力特点。提出路面器材通过性计算的U形沉陷和V形沉陷模式，根据能量原理定义挂钩牵引力功为驱动功和阻力功之差，并分别计算两种模式下车辆通过性评判准则及适用范围，探讨沉陷量、附着系数和变形系数对车辆通过性的影响。通行试验表明，能量判据理论预测机械化路面器材车辆通过性是一种简单合理的工程实用方法。     

基于地面力学的月面巡视探测器动力学实时交互仿真研究

通过自主研发的探测器移动性能土槽试验台进行了驱动轮牵引性能测试,结合试验数据推导了基于滑转率的推土阻力修正模型。同时依据该模型及松软土壤下地面力学理论,在Visual C++9.0平台下利用Vortex API构建了月面巡视探测器动力学仿真系统。通过驱动轮--模拟月壤仿真结果与试验结果对比验证了其准确性,并在此基础上对月面巡视探测器整车进行了建模,应用键盘及鼠标操作实现了基于地面力学的实时交互仿真。     

车辆地面力学弹塑性本构关系

首次对车辆地面力学中常用的等向强化屈服准则进行了总结,建立了便于数值分析的弹塑性本构模型的统一表述,推导了适合数值分析的车辆地面力学中常用等向强化屈服准则相对应的屈服函数、等效屈服应力及参数,为用数值模拟方法研究车辆行走机构与地面相互作用奠定了基础。     

月球车驱动轮爬坡牵引性能预测

月球表面可通过性较差,预测月球车驱动轮的爬坡牵引性能,对于保证探测工作的正常进行有重要意义。在传统地面车辆理论与研究方法的基础上,考虑斜坡角度对浅层月壤应力分布的影响和轮刺作用,给出了刚性车轮与月壤的相互作用模型。通过实例,计算和分析了不同参数的变化对车轮牵引性能的影响。分析结果表明:车轮的挂钩牵引力和滚动阻转矩受到车轮滑转率、结构尺寸和轮刺高度等参数变化的影响;车轮驱动效率随滑转率变化呈现先增大后减小的趋势,在最优的滑转率区间内能获得较大值。分析结论为月球车车轮的设计和控制提供了参考。     

基于地面力学的月球车爬坡轮—地相互作用模型

月球车爬坡地面力学模型在月球车的设计、越障性能评价、控制和仿真等方面具有极其重要作用．利 用月球车轮地相互作用测试系统进行车轮爬坡性能实验,结合实验数据在传统车轮—土壤相互作用应力分布模型之 上推导出爬坡轮—地相互作用模型,同时考虑爬坡角度对浅层月壤应力分布的影响,提出了随滑转率变化的沉陷 因数经验公式,来反映月壤压实、刮带、侧向流动等引起的滑转沉陷．通过对应力分布公式进行积分转化得到集中 力／力矩计算模型,利用ADAMS 二次开发的柔性爬坡仿真环境并结合实验数据进行模型验证．在斜坡角度为16±, 载荷为100 N,当滑转率从0 增加到0.6 时,将模型的车轮斜坡法向载荷、挂钩牵引力和驱动力矩的计算值与实验数 据相对比,结果相对误差不超过10%,因而该爬坡模型可以有效地用于月球车轮地相互作用的力学计算．