星球车作为探测月球和火星的重要工具,这就需要其能够在复杂的星球地形上正常运行。车轮作为星球车中重要的部件之一,其与地面的接触动力学模型在星球车设计、导航控制系统设计、性能评价、星球车动力学等方面具有极其重要的作用。星球车车轮可分为刚性车轮与弹性车轮。目前,对星球车轮地接触模型的研究主要集中在刚性车轮与软土地形的接触模型上,星球表面地形不单单是软土地形,在某些地形中还遍布有石块。因此,对星球车刚性车轮与弹性车轮在含有石块的混合地形中的轮地接触动力学模型的研究是极其必要的。为了建立准确的含轮地接触作用力的星球车动力学模型,对刚性车轮与软土地形、刚性车轮与硬石地形、弹性车轮与硬石地形和弹性车轮与软土地形轮地接触理论模型进行了研究。刚轮-软土接触模型中承压模型以Wong-Reece模型为基础,对其沉陷量和挂钩牵引力进行修正并试验验证,剪切模型以Janosi模型为基础。刚轮-硬石接触模型采用基于Hertz接触理论的含摩擦非线性弹簧阻尼模型。弹轮-硬石接触模型通过借助有限元软件对弹性车轮变形进行分析,给出弹性车轮的径向当量刚度。弹轮-软土接触模型中承压模型以Wong-Reece模型为基础,剪切模型以Janosi模型为基础,将车轮与地面的接触区域分为三个部分进行研究,并对模型进行了验证。应用拉格朗日法建立含轮地接触作用力星球车整车动力学方程,为建立含轮地接触作用力的星球车整车动力学模型提供依据。在地面力学参数中新添加刚度以实现混合地形的设置与识别。基于星球车导航与动力学联合仿真平台扩展开发,编制相应仿真程序,形成含有四种轮地接触模型的整车动力学仿真能力。以一种星球车为例,通过MSC.Adams软件和自编程序建立含轮地接触模型的星球车整车模型。分别在水平软土地形、水平混合地形、坡面软土地形和坡面混合地形上对星球车进行动力学仿真,结合仿真结果中星球车车轮速度、支持力、挂钩牵引力和驱动阻力矩等性能指标研究星球车在各个地形上的移动性能。结果表明,混合地形上星球车的车体速度波动较大,其上的支持力、挂钩牵引力和驱动阻力矩变化剧烈,在某些混合地形条件下刚性车轮星球车可获得更大的挂钩牵引力。