摘要：为了改进贝氏仪不依赖大型设备时测试范围的局限性和地面力学参数测试手段的分散多样性,设计了一种室内外两用的地面力学参数综合测试系统。测试系统贯入、扭转过程互不干涉,实现测试及数据处理的独立性。可选择电动机驱动或手动驱动。借助丝杠升降机传动,仪器具有较高的运行控制精度和测试量程。系统借助拉线位移传感器和力、扭矩传感器可实时同步获取纵深行进动态信息、土壤承压力和土壤抗剪切力等信息,可实现计算机远程控制和数据采集记录及处理自动化。实验室压实制备湿润砂土,通过剪切盘剪切试验得砂土内聚力为3.14 kPa,内摩擦角为38.2°;通过压板试验得砂土变形指数为0.963,粘聚变形模量为178.73 kN/m^(n+1),摩擦变形模量为11 908.40 kN/m^(n+2)。试验表明,该仪器具有较高的可靠性和实用性。

摘要：掌握火星土壤的力学参数是保障火星车顺利完成巡视探测的关键。通过对已成功开展的火星巡视探测任务进行汇总,探讨了复杂火星地貌对火星车移动性能的影响,分析了基于地面力学理论的火星土壤力学参数估计方法,包括:基于车轮的火星壤在轨力学参数估计方法和基于轮壤力学模型的力学参数辨识方法。最后,对未来关于地面力学在星壤力学参数评估进行了探讨。

摘要：地面力学是研究越野行驶中机器与地面相互作用的一门力学学科,包括对机器通过性的预测和评价,行走机构的优化设计以及对地面可行驶性的预测判断等几个方面.首先简介地面力学的研究方法、试验仪器和设备以及主要的成果和结论,其中包括在这些方面的最新研究进展情况.之后重点介绍行星探测领域中所开展的地面力学研究,主要从行星探测器设计阶段对地面力学理论和方法的应用、行星模拟土壤研制和力学特性研究、行星就位土壤力学参数测量等几个方面进行了综述.最后对这一领域今后的研究方向进行了探讨.

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,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。

摘要：针对现有履带机构仿真模块难以适用于无支重轮式矿用履带车辆的局限性,通过分析履带-地面交互力学机理,以每块履带板与地面的力学作用为基元,根据Bekker理论建立了履带沉陷、地面垂直力、牵引力、侧向力、行驶阻力的数学模型,并基于此模型和FORTRAN语言开发了履带-地面交互力学用户子程序.将该模型结合多体动力学仿真软件ADAMS的二次开发技术,建立了某型矿用履带车辆虚拟样机模型,并进行了牵引性能动力学仿真分析.研究表明,该仿真模型能够对行驶阻力和挂钩牵引力进行分析预测,误差小于15%,在允许范围之内,可以作为履带机构牵引设计的工具,且具有更好的普适性.

摘要：简要介绍了变质心月球车(CMR-1)的设计要求和机械结构,并基于地面力学的知识,从分析月球车轮地接触力学特性入手,对变质心月球车行走过程中车轮下陷量、运动阻力和牵引力等进行了分析。通过对移动性能的分析,得到了构型参数(车轮参数、质心位置)和地形参数与下陷量、运动阻力、牵引力等性能参数间的关系曲线,给出了月球车车轮、质心位置和轮距等构型参数的设计原则,论证了质心对于月球车移动性能的重要性。最后对变质心月球车进行了仿真分析,验证了其优越的越障性能。

摘要：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.

摘要：筛网轮具有质量轻、转向阻力小等优点,但其在松软干沙路面上的牵引通过性研究比较少。本文设计了轻型轮壤土槽测试系统,以车轮沉陷量、驱动扭矩、挂钩牵引力和牵引系数为指标,在土壤松散和自然状态下进行筛网轮和圆柱轮牵引通过性对比试验,基于轮辙非接触测量获取筛网轮表观沉陷量。结果表明:试验条件下,筛网轮实际沉陷量范围分别为13.1~26.3 mm(松散状态)和8.1~18.7 mm(自然状态),较圆柱轮平均分别增加了26.4%(松散状态)和22.7%(自然状态);随着滑转率的增加,筛网轮表观沉陷量呈现减小趋势,圆柱轮则呈现先增加后减小趋势。车轮驱动扭矩、挂钩牵引力随着滑转率的增加而增加,牵引系数呈现先增加后减小趋势;筛网轮驱动扭矩最大值分别为3.18 N·m(松散状态)和3.76 N·m(自然状态),筛网轮挂钩牵引力最大值分别为8.46 N(松散状态)和9.9 N(自然状态),自然状态土壤较松散状态时挂钩牵引力平均提高了16.7%;与筛网轮相比,圆柱轮驱动扭矩较筛网轮平均提高了45.2%,挂钩牵引力则平均提高了30.9%(松散状态)和33.6%(自然状态);筛网轮牵引系数明显较圆柱轮大,自然状态下筛网轮牵引系数最大值为0.29,较松散状态下提高了17.9%。综合考虑车轮沉陷量、牵引系数的影响,筛网轮在干沙路面上比圆柱轮具有更好的牵引通过性。

摘要：深海表层海泥车辆地面力学特性是开发大洋矿产资源-多金属结核采矿车的理论基础。该文深入研究深海表层海泥样品和陆地二种膨润土的物理性质,确定深海表层模拟海泥的原料,分析深海表层海泥和模拟海泥的物理力学参数,配制出具有极高含水量、极小内摩擦角、高液限、高塑性、大孔隙比、低强度和低重度等深海表层海泥特性的模拟海泥,根据车辆地面力学理论,开展多种平板在垂直方向上的海泥载荷-沉陷实验和不同节距、不同齿高、不同齿形和不同齿宽的履带齿板在水平力作用下的海泥剪切应力-位移实验,深入分析实验数据,国内首次提出基于Bekker理论和Reece理论的深海表层海泥的二种载荷与沉陷特性,及深海表层海泥的剪切应力和位移特性,深入分析我国多金属结核采矿车在深海表层海泥上行走时履带牵引力与打滑率特性,为进一步开发海底采矿车提供了设计依据和理论。

摘要：针对机场缓冲地带的设计,通过建立飞机机轮-阻机砂堤的力学分析模型,运用地面力学理论,采用Bekker承压模型和Janosi剪切模型,结合实际应用中机轮所受的水平阻力应符合起落架的设计范围,推导出阻机砂堤设计公式,总结了缓冲地带的几何设计要求和设计步骤,最后通过应用实例验证。验证结果表明:该方法设计合理可行,同时可为跑道拦阻材料的力学特性及拦阻材料的开发提供理论依据。