随着深空探测的逐步深入，星球探测车显得尤为重要。星球探测车轮地作用力学，是星球探测车顺利完成探测任务的保障。滑转地面力学和滑移地面力学是探测车地面力学的重要组成部分。其中，滑转地面力学直接关系到探测车的移动通过性能，得到了充分的重视，并取得了很大的进步。星球车车轮纵向滑移地面力学，在星球车的高保真度仿真、移动控制等方面有着重要作用，然而相应的研究却很少见到。试验是研究地面力学最直接、最有效的手段，本文通过系列纵向滑移试验，揭示了车轮构型参数、车轮运行状态参数对纵向滑移力学的影响规律，研究了滑移沉陷现象。为建立星球车车轮纵向滑移地面力学模型打下了基础，为离散元仿真提供了判断依据。地面力学模型是地面力学应用的基础。在星球车车轮纵向滑移试验及传统地面力学模型的基础上，建立了星球车车轮纵向滑移地面力学模型。提出了正应力最大值角与剪切应力转换角位置不重合的假设、沉陷指数的二次修正模型；用压板实验和剪切环实验测量了模拟星壤的承压和抗剪特性参数。把土壤的力学特性参数及试验测得的车轮沉陷量，代入星球车车轮纵向滑移力学模型，预测了车轮的力学性能。与试验数据相比，改进后模型能够准确预测星球车车轮的力学性能。离散元仿真是试验之外，研究地面力学的新方法。试验是从宏观角度研究地面力学，而离散元可以从微观角度研究。选用线性接触模型，并利用PFC3D软件的编程语言FISH生成了土壤颗粒、刚性车轮及弹性车轮。参考已发表文献中选用的离散元参数，利用正交实验设计的方法，确定了离散元研究的方案。找到了离散元参数对纵向滑移力学的影响规律，为后续的研究打下了基础。本课题分别用试验和离散元的方法，研究了星球车车轮纵向滑移力学，并建立了适用于星球车车轮的纵向滑移力学模型，为纵向滑移地面力学的应用奠定了基础。