月球车移动系统是探月二期工程的重要工具和载体,其性能的好坏具有举足轻重的作用。近几年各种各样的月球车移动系统涌现,但大部分移动系统的功能、结构和尺寸等各不相同,这些移动系统具有各自的优缺点,设计过程中遵循的原则更是各不相同。到目前为止尚未有完善的理论和准则来指导月球车移动系统的设计,对月球车移动系统应具有哪些性能,哪些技术更满足月球车要求缺乏统一的评判标准。因此开展月球车移动系统构型综合的研究,研制出高性能的月球车移动系统,具有重要的研究意义和应用价值。按照移动系统的结构组成分别对车轮、悬架和差动机构的构型展开研究。应用图论理论建立悬架子系统的拓扑图,在分析铰接式悬架拓扑图的基础上添加车轮等约束构成新的拓扑图,对四轮、六轮和八轮月球车移动系统悬架子系统进行拓扑构型综合,提出了ALR(Articulated Lunar Rover)移动系统悬架新构型和其他几种性能优越的悬架子系统新构型;应用图论理论对齿轮式差动机构进行拓扑构型综合,综合出三种齿轮式月球车差动机构新构型,提出了分离式绳索差动机构构型,分析了分离式差动机构的特点,并利用构型组合的方法衍生几种新型月球车差动机构;从地面力学角度出发,分析了提高车轮牵引力的方法,提出两种月球车车轮新构型。针对ALR移动系统悬架构型,以其最小越障力矩和载荷平台俯仰角为优化目标,建立了ALR移动系统悬架结构参数的多目标优化数学模型,利用双权因子法将多目标优化模型转换成单目标优化模型,利用序列二次规划法进行了悬架结构参数的优化,得到了ALR移动系统悬架的最优结构参数。根据优化后的悬架结构尺寸参数对ALR移动系统进行了结构设计,包括车轮、绳索式差动机构、转向机构的设计和驱动元件的选择等,研制了ALR移动系统地面试验原理样机(简称ALR原理样机)。对ALR原理样机性能分析的仿真地形进行了研究,给出了典型地形和随机地形的建立方法,建立了ALR原理样机性能分析的虚拟仿真模型,分析了其在松软地形下的通过性能、稳定性能、越障性能和差动性能,将其和采用摇臂-转向架式悬架的FAYC(Fang An Yang Che)移动系统的性能进行了对比,分析结果发现ALR移动系统在载荷平台倾角、行驶效率、最大越障力矩和滑转率等方面的性能要优于FAYC移动系统。基于地面力学理论分析了月球车移动系统性能和构型参数间的关系,根据分析结果和月球车移动系统的性能技术准则,建立了ALR原理样机移动系统的性能评价的指标体系。基于熵权层次分析评价方法,建立了ALR原理样机移动系统性能评价体系。在确定指标的权重系数时结合主观分析和客观分析的方法,既借鉴了专家的经验,又尊重指标间的客观联系,评价结果更可信。利用VC编写了性能评价软件,利用该软件对ALR原理样机的性能进行了自定义指标的评价。为了更好的评价ALR移动系统的性能,将其和采用Rocker-bogie悬架的FAYC的移动系统的性能进行了自定义指标的对比评价,评价结果表明ALR具有更好的移动性能。对研制的ALR原理样机进行了室内沙场试验,搭建移动系统的控制系统和力/力矩参数的测量系统,利用六维力传感器测量ALR的牵引力和转向力矩等参数。在相同包络尺寸的约束条件下,研制了FAYC移动系统原理样机,对其同样进行了相关性能的试验,并将试验结果和ALR试验结果进行对比,分析两种移动系统的性能。试验结果表明ALR原理样机在越障性能、车轮载荷分配和滑转率等方面较FAYC原理样机具有较好的性能。