技术创新《成组技术与生产现代化》２０２２年第３９卷第４期收稿日期：２０２２－０７－１９作者简介：张明顺（１９９７—），男，山东聊城人，硕士研究生，研究方向为先进制造技术。文章编号：１００６－３２６９（２０２２）０４－００５４－０７一种新型可伸缩轮刺月球车的越障特性分析张明顺（沈阳理工大学机械工程学院，辽宁沈阳１１０１５９）摘要：针对传统月球车存在的弊端以及月球表面特殊的地表环境，设计了一种可伸缩轮刺的新型月球车。新型月球车通过精确控制车轮轮刺的伸缩高度来改变车轮直径，使月球车能较平稳地越过不同高度的障碍物。通过分析新型月球车在平整地形和障碍地形上的运动过程，建立虚拟样机模型并进行了动力学仿真。仿真结果表明，可伸缩轮刺的车轮结构设计合理。关键词：月球车；可伸缩轮刺车轮；车轮结构；越障能力；障碍地形；虚拟样机中图分类号：ＴＰ１８２；ＴＰ２０５文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－３２６９．２０２２．０４．０１０月球的地表环境非常复杂，月球车对车轮的性能要求很高。带轮刺的传统车轮在平整地形上运动时会产生多边形效应而影响月球车的运动稳定性；在经过障碍物时会以一定的速度与障碍物发生碰撞，使车轮产生震动冲击而影响月球车行驶的平顺性［１］。为解决传统月球车的这些问题，需要开发一种可伸缩轮刺的新型月球车。这种新型月球车在平整地形上运动时，通过轮刺收缩可减少多边形效应对月球车运动稳定性的影响；在遇到障碍物时伸出轮刺，使月球车能够较平稳地越过不同高度的障碍物，从而提高月球车的科学考察工作效率［２］。本文将主要分析这种新型可伸缩轮刺月球车的越障特性。１平整地形上的多边形效应传统月球车（图１）的车轮上带有固定的轮刺。它在月球表面的运动阻力较小，车轮的附着系数较大，驱动效率较高；同时，因为有固定轮刺，车轮的质心会随着车轮的转动而上下波动，月球车行驶的稳定性会受到影响，这就是传统月球车存在的多边形效应问题［３］。图２所示为带轮刺车轮在平整地形上运动的示意图。假设车轮轮刺数量为ｎ个，车轮半径为Ｒ，轮刺所对的圆心角为α，两根轮刺的夹角为β（β＝３６０°ｎ），车轮运动的角速度为ω，车轮在月球车前进中转动的角度为θ，前进的方向为Ｘ轴的正方向，竖轴Ｙ的正方向垂直于地面向上［４］。图１传统月球车图２带轮刺车轮在平整地形上运动的示意图根据文献［１］，在轮辐运动部分，即车轮轮辐与地...
