月球探测取得的巨大成就,提高了人类对地球以外星球的认识水平,同时在世界上又掀起了利用轮式机器人(星球车)对火星进行探测的热潮。目前,中国、美国、俄罗斯与欧空局均公布了2020火星探测计划,这就要求星球车能够在更加富有挑战性的松软崎岖地形上正常运行。轮壤接触动力学模型的研究对星球车设计、导航控制系统设计、性能评价与星球车动力学仿真等具有很大的帮助。目前,在研究过程中主要是应用传统车辆地面力学的研究成果。但星球车的运行环境、结构尺寸、控制方式等与地面车辆有很大差异,同时在地球上很难完全模拟其他星球环境进行星球车移动性能实验。因此对星球车轮壤接触动力学模型进行研究以及对星球车进行动力学仿真是极其必要的。对传统车辆地面力学模型进行修正是研究星球车地面力学模型的重要手段。通过分析对比Bekker模型、Wong-Reece模型与Janosi模型,选择Bekker模型为修正对象。对比Bekker模型计算结果与实验结果,确定了模型修正方向,得到了考虑滑转沉陷影响的模型。基于上述成果,对模型进行了三维扩展,同时为了使模型能够应用于仿真中,进一步对其进行了修正。为了建立准确的火星车动力学模型,采用了多体动力学理论基于ADAMS建立火星车动力学模型的方法。由于在ADAMS不能直接建立特殊机构动力学模型、电机驱动力矩模型以及轮壤接触力,因此提出了特殊机构、电机驱动力矩及轮壤接触力的建模方法,建立了火星车整车动力学模型,并对模型进行了验证。建立火星车运动仿真平台是实现火星车动力学仿真的重要途径。基于火星车动力学模型,提出了火星车运动仿真平台总体设计思路,并建立了仿真平台。该仿真平台基于ADAMS软件建立,主要有动力学生成模块、动力学计算模块、主控程序模块、导航指令模块、后处理模块。经验证,仿真平台能够实现实时仿真,目前已应用于我国火星探测型号任务。结合车辆地面力学的基础知识,给出了一系列的火星车性能评价指标。基于仿真平台,进行了火星车平面地形、坡面地形、转向、蠕动、抬轮等典型工况的仿真分析,结合性能评价指标对各种工况的仿真进行了分析,最终实现自然地形长时间大范围仿真。