月球探测具有重大的经济和军事意义,世界上很多国家对此展开了深入的研究。进行月球着陆探测,一辆性能优异的月球车是必不可少的装备。月球车的运动性能在很大程度上取决于月球车车轮的运动与力学性能,因而对此进行深入研究就显得非常重要。目前,国内一些高校和科研院所研制了多种不同的月球车及车轮的原理样机,但是对这些车轮与土壤或月壤相互作用的力学特性的分析与测试的报道还较少,本文将基于地面力学和土力学的相关理论,对刚性车轮与土壤相互作用的力学特性和测试方法进行了深入的分析和研究,并研制了一套月球车车轮力学特性测试系统。根据Bekker半经验法的基本思想,将土壤的力学特性分解为水平方向的剪切特性和竖直方向的承压特性,基于Bekker承压模型和Janosi剪切模型,建立了月球车刚性车轮在松软地面上前进时的力学模型;引入朗肯被动土压力理论,建立了月球车刚性车轮在松软地面上转向时的力学模型,为研究车轮与土壤作用的力学特性奠定理论基础。在分析国外车轮测试系统的基础上,提出了一种新型的月球车车轮力学特性测试系统的方案。该系统包括测试台和数据采集系统两部分,能够测量车轮在滚动和转向时与土壤作用的力学特性。对所提出的车轮力学特性测试系统的测试台进行了详细的分析和结构设计,完成了加工制作。进行了数据采集系统的设计与制作。该系统由电子硬件和软件系统组成,具有友好的人机交互界面,能够实现各电机的控制并采集各传感器的测量值。利用研制的测试系统,进行了车轮力学特性的实验测试。