履帶底盤及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)建模與仿真-文庫吧資料
2025-06-02 22:39本頁面
【正文】 置用于仿真的接觸力公式為：此公式中： fn指代地面與履帶間的接觸力， k 表示為履帶與地面的接觸剛度系數(shù)， δ 表示穿透深度， m1 表示接觸剛度指數(shù)； c 表示地面阻尼系數(shù)，δ上加一點(diǎn)表示接觸點(diǎn)的相對速度，m2 表示接觸阻尼指數(shù)； m3 表示凹痕指數(shù)。因?yàn)榈孛骖愋偷牟罹啵孛媾c履帶板之間發(fā)生的作用力相關(guān)計(jì)算會(huì)有所差異。此次仿真主要避免因?yàn)槁膸?shù)設(shè)置不正確而造成的履帶拖鏈、斷鏈，履帶張緊力過緊，過松的問題。驅(qū)動(dòng)輪速度與加速度隨世界變化曲線如下圖所式由上面的曲線圖可知當(dāng)用STEP函數(shù)來仿真驅(qū)動(dòng)輪啟動(dòng)并加速到一定轉(zhuǎn)速時(shí)。函數(shù)STEP(X，X0，H0，X1，H1)當(dāng)XX0時(shí)，STEP=H0當(dāng)X0=X=X1時(shí)，STEP=H0+H1H0?XX0X1X02?(32?XX0X1X02) 當(dāng)XX1時(shí)，STEP=H1并將其用于驅(qū)動(dòng)輪軸約束的速度變量這里將X取世界TIME，X0取0，H0取0，X1取1，H1取90D。這里需要用到STEP函數(shù)。 履帶子系統(tǒng)仿真在此對履帶行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行子系統(tǒng)靜態(tài)仿真運(yùn)轉(zhuǎn)。而從Pro/E導(dǎo)入的模型沒有此功能，一旦出現(xiàn)問題只能通過重新建模的方式解決。而過緊，容易出現(xiàn)斷鏈的情況使用RecurDyn而不是Pro/E進(jìn)行履帶建模的原因有以下幾點(diǎn)：1. RecurDyn有專門的履帶組件庫，通過直接選擇庫中的元件進(jìn)行裝配能大幅縮短建模所耗費(fèi)的時(shí)間，降低模型之間無法裝配的缺點(diǎn)。此外不要忘記設(shè)定履帶的張緊力。需要設(shè)置正確的鏈節(jié)數(shù)，使得履帶與驅(qū)動(dòng)輪直接能夠正確咬合。以大幅增強(qiáng)車輛的通過性。不然母體，也就是車身將無法更隨履帶行駛系統(tǒng)一起運(yùn)動(dòng)。這里需要注意的是履帶驅(qū)動(dòng)輪的連接約束為單向滑動(dòng)約束，使其有一個(gè)水平方向的運(yùn)動(dòng)自由度，以便于履帶的張緊調(diào)整。在對履帶行駛系統(tǒng)完成一系列路面仿真，確保履帶板與驅(qū)動(dòng)輪嚙合能力，爬坡能力后將更換為扭轉(zhuǎn)彈簧進(jìn)行更接近真實(shí)情況的仿真分析。依照網(wǎng)上的圖片與文字資料能夠知道豹二坦克采用了極為特殊的扭桿式懸掛。履帶車輛包含有兩條履帶子系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)如下圖所示含有1個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)惰輪，7個(gè)承重輪與21個(gè)拖鏈輪。承重輪，拖鏈輪與惰輪的大小與寬度均依照三視圖確定。依照得出驅(qū)動(dòng)輪的齒頂圓與齒根圓，并依據(jù)履帶板寬度得出驅(qū)動(dòng)輪寬度，將這些數(shù)據(jù)依此輸入RecurDyn履帶驅(qū)動(dòng)輪模組的驅(qū)動(dòng)輪設(shè)定參數(shù)中，可以自由設(shè)定齒的大致外形，我依照坦克履帶車驅(qū)動(dòng)輪的特點(diǎn)將其設(shè)置為梯形齒。依照性能要求對履帶齒形進(jìn)行調(diào)整。履帶類型選取坦克履帶常見的HMI型履帶，并選取履帶滾子直徑d=10mm。 知道節(jié)距約為185mm。根據(jù)三視圖我們可以知道豹二坦克的履帶驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù)為10，直徑約為600mm，采用梯形齒，雙銷式連接方式。 創(chuàng)建履帶板與驅(qū)動(dòng)輪 首先定義履帶板的形狀。現(xiàn)在將以坦克履帶車輛模型的建模為例進(jìn)行履帶模型的創(chuàng)建說明。大型的，涉及到多體運(yùn)動(dòng)方面較為復(fù)雜的系統(tǒng)，其能夠通過分成多個(gè)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的層層考核。RecurDyn軟件能夠支持STEP、IGES、ADAMS等多格式模型文件，亦可提供2D/3D幾何造型的功能，同時(shí)其支持參數(shù)化的建模方式。 2 使用recurdyn對履帶部分建模RecurDyn作為一款由FunctionBay（韓國）開發(fā)的新一代多體動(dòng)力學(xué)的仿真軟件。 裝配炮塔與車身使用Pro/E的裝配功能安裝坦克炮塔與車身，履帶車身的建模工作完成。制造坦克炮塔用Pro/E造型功能中的跟蹤草繪導(dǎo)入豹二三視圖后，用掃描建立坦克炮塔模型。其擁有強(qiáng)大的三維建模功能，并有多種導(dǎo)出方式與裝配，仿真的能力，但無法對帶、鏈 、履帶等組件進(jìn)行多體系統(tǒng)仿真。對于三維建模我選擇建模好用又直觀的Pro/E來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)間到達(dá)90年代中期后此些多體動(dòng)力學(xué)理論技術(shù)均已較為成熟，此時(shí)，RecurDyn的研發(fā)組繼承了這些多體運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的成果并引入了多體仿真分析常用的有限元方式算法用于建立可承受較大規(guī)模的變形與相應(yīng)接觸的柔性體多體動(dòng)力學(xué)分析數(shù)模，并在年代末期于Microsoft的windows電腦系統(tǒng)公開了其開發(fā)的第一版本RecurDyn多體動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件。當(dāng)時(shí)間進(jìn)入到70年代中至90年代，多體動(dòng)力學(xué)方面的研究進(jìn)展速度大幅加快，在這一時(shí)期誕生許多的基于多體動(dòng)力學(xué)理論而建立的數(shù)學(xué)模型以及與之相應(yīng)的算法，多體運(yùn)動(dòng)學(xué)的有效數(shù)值式解法并且發(fā)現(xiàn)了許多多體動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型和與之相關(guān)的幾何模型間的重要聯(lián)系。從業(yè)者大多為機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面的出色學(xué)者。RecurDyn是于“多體動(dòng)力學(xué)仿真”階段后期被開發(fā)出來的，伴隨“多體系統(tǒng)仿真”階段發(fā)展并且延伸并已經(jīng)步入尚未成熟的“多體產(chǎn)品仿真”階段。 [1]多體動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)可分為三個(gè)發(fā)展階段：前期“多體動(dòng)力學(xué)仿真”階段是以多體動(dòng)力學(xué)的計(jì)算力學(xué)做為研究參照，而其后則發(fā)展為綜合分析對象結(jié)構(gòu)、其控制以及運(yùn)動(dòng)仿真優(yōu)化相結(jié)合的階段，也就是所謂的“多體系統(tǒng)仿真”。l 約束方程：對系統(tǒng)某構(gòu)件運(yùn)動(dòng)或構(gòu)件間運(yùn)動(dòng)施加約束用廣義坐標(biāo)表示的代數(shù)方程式稱為約束方程。對于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，廣義坐標(biāo)是時(shí)變量。l 廣義坐標(biāo)：唯一確定機(jī)構(gòu)所有構(gòu)件位置與方位，即機(jī)構(gòu)構(gòu)成的任意一組變量。l 連體坐標(biāo)系：固定于剛體并隨其運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系，以確定剛體運(yùn)動(dòng)。其為一種特殊的動(dòng)力學(xué)分析，常用于確定系統(tǒng)的靜平衡位置。動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型是微分方程或其與代數(shù)方程混合形式。包括其系統(tǒng)的速度，加速度，位置，運(yùn)動(dòng)過程中約束反力。運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型是線性與非線性代數(shù)方程。l 運(yùn)動(dòng)學(xué)：研究組成機(jī)構(gòu)相互連接構(gòu)件系統(tǒng)的位置、速度、加速度。l 數(shù)學(xué)模型：指運(yùn)動(dòng)學(xué)，靜力，動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型的統(tǒng)稱，指相應(yīng)條件下對系統(tǒng)物理模型的數(shù)學(xué)描述。理想力元可以被抽象為統(tǒng)一的移動(dòng)彈簧，扭轉(zhuǎn)彈簧，阻尼，致動(dòng)器等。l 力元：多體系統(tǒng)當(dāng)中，物體間相互作用被定義為力元，又可稱之為內(nèi)力。l 鉸：又被稱作運(yùn)動(dòng)副，屬于約束中的一種，即在多體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，物體間的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束被定義為鉸。l 約束：系統(tǒng)的某構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)或構(gòu)件間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)對其施加的限制稱之為約束，約束可分為運(yùn)動(dòng)學(xué)約
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