基于车辆地面力学的仿叶轮式半步行轮设计与应用#赵一兵1，邓云翔1，郭烈1，潘驰2*51015202530354045（1.大连理工大学汽车工程学院，辽宁大连116024；2.大连交通大学管理学院，辽宁大连116028）摘要：针对月球车车轮在月壤表面行走时的缺陷和不足，结合传统连续轮缘车轮和步行轮的结构及性能优势，依据车辆地面力学设计出一款新型的仿叶轮式半步行轮。其特点在于双排叶片的倒“八”字排列以及非连续轮缘的圆柱形外截面设置，同时提出优化车轮结构和提高车轮行走效率理论依据。基于库伦被动土理论，推导仿叶轮式半步行轮叶片正面受力公式，进而得出一组叶片入土情况下该车轮牵引力结果。运用仿真软件对装备本步行轮的月球车模型进行运动学仿真，仿真结果表明该步行轮在平直路面上行驶平稳，可以翻越一定高度的凸起障碍物且单边越障能力高于双边越障能力，继承了传统车轮的高平顺性和步行轮的优越越障性。关键词：机械设计；月球车；步行轮；车辆地面力学；被动土理论；叶片中图分类号：TH122；V476.3DesignandApplicationoftheSemi-stepWalkingWheelModeledonImpellerbasedonVehicle-TerramechanicsZHAOYibing1,DENGYunxiang1,GUOLie1,PANChi2(1.DepartmentofVehicleEngineering,DalianUniversityofTechnology,LiaoNingDaLian116024;2.SchoolofManagement,DalianJiaotongUniversity,LiaoNingDaLian116028)Abstract:OnenewstructureofSemi-stepWalkingWheelModeledonImpellerisconstructedbasedonVehicle-TerramechanicscombingwithstructureandperformanceadvantagesoftraditionalrimwheelandwalingwheelinviewofshortcomingsanddeficienciesofLunarroverwheelwhenLunarroverwalksonthemoon.Itscharacteristicslieinitsdesignofeight-shapedinreverseofdouble-rowvanesandthediscontinuouscirclecrosssectionofitsrimmeanwhileputforwardthetheoreticalbasisofoptimizingwheelstructureandimprovingwheelwalkingefficiency.BasedonPassiveearthpressureofsoilmechanicsputforwardbyC.A.Coulomb,thefrontforceformulaofthevaneofSemi-stepWalkingWheelmodeledonImpellerisreducedandthewheeltractionforcewhenasetofvanesinserttheearthisderived.SomeKinematicsSimulationsareconductedforinstallingLunarrovermodelwiththiswalkingwheelwithADMSsoftwarewhichshowsthiswalkingwheelisabletotravelsmoothlyonstraightroad,climboverbumpobstacleswithsomehighasthesametimetheabilityofthelunarroverone-sidesurmountingobstacleisbetterthantheabilityoftwo-sidesandthiswalkingwheelinheritshighridecomfortoftraditionalwheelandexcellentcrossobstacleabilityofwalkingwheel.svmmodel.Experimentalresultsdemonstratesignificantprogressondetectionofwaterbodyhazardinoff-roadenvironment,whicheffectivelyreducetheinfluenceofilluminationvariationexertondetectionwhenonlyusingcolorfeaturetodetect.Keywords:mechanicaldesign;Lunarrover;Walkingwheel;Vehicle-terramechanics;Passiveearthpressureofsoil;Vane0引言月球表面行走环境恶劣，传统车轮会因为打滑下陷导致通过性很差，或者推土阻力、压---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20110041120024)；国家自然科学基金项目(51205038)；中央高校基本科研业务费专项资助（DUT13JS14和DUT13JS020）.作者简介：赵一兵，（1979-），女，讲师，从事无人驾驶车辆环境感知方向的研究。E-mail:zhaoyibing005@163.com-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---实阻力过大失去牵引性能，导致无法行走。为了解决在这种特殊环境下的行进问题，目前主要有两种解决方案。一种是在传统车轮基础上进行改造，包括添加履刺、沟槽或者采用柔性材料以及研制仿生车轮等。其代表性车轮有：美国“旅行者号”火星车采用的一体化履刺刚性车轮结构[1]；美国“LRV号”月球车采用的弹性金属网作为轮胎的弹性车轮结构[2]...