Экономичная имитационная модель гусеничного движителя

Аннотация

Основное требование к имитационным моделям гусеничных машин для компьютерных тренажеров по обучению управлению машинами и роботами заключается в возможности их работы в режиме реального и близкого к реальному времени, что обеспечивается существенным упрощением кинематики и динамики модели взаимодействия гусеничного движителя с опорным основанием. Приведено описание оригинальной экономичной модели гусеничного движителя с учетом групп траков, расположенных между реальными опорными катками и колесами с помощью дополнительных опорных катков, соединенных с реальными опорными катками и колесами с помощью упругодемпфирующих связей, работающих только на растяжение. Для оценки адекватности разработанной модели в программном комплексе автоматизированного анализа динамики тел "Универсальный механизм" созданы две модели динамики пространственного движения быстроходной гусеничной машины: с использованием разработанной экономичной модели гусеничного движителя и на основе подробной модели гусеничного движителя с учетом пространственной динамики и кинематики каждого звена гусеничного обвода. C помощью данных моделей смоделировано движение гусеничной машины через типовую единичную неровность с регистрацией временных реализаций основных параметров движения подрессоренной массы гусеничной машины. В результате сравнения полученных реализаций установлено, что предложенная экономичная модель гусеничного движителя при существенно меньших вычислительных затратах обеспечивает адекватность, близкую к адекватности подробной модели гусеничного движителя, и может применяться в задачах, в которых экономичность модели является определяющим фактором

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Комиссаров А.И. Экономичная имитационная модель гусеничного движителя. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2025, № 4 (155), c. 72--89. EDN: JCUUFV

Литература

[1] Madsen J., Heyn T., Negrut D. Methods for tracked vehicle system modeling and simulation. Technical Report 2010-01. Madison, University of Wisconsin, 2010.

[2] Лесковец И.В. Кодировка траков в имитационной модели гусеничного движителя. Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого, 2007, № 4, c. 30--40. EDN: PYSNOZ

[3] Ryu H.S., Huh K.S., Bae D.S., et al. Development of a multibody dynamics simulation tool for tracked vehicles (Part I: Efficient contact and nonlinear dynamic modeling). JSME Int. J., Ser. C, 2003, vol. 46, no. 2, pp. 540--549. DOI: https://doi.org/10.1299/jsmec.46.540

[4] Rubinstein D., Hitron R. A detailed multi-body model for dynamic simulation of off-road tracked vehicles. J. Terramechanics, 2004, vol. 41, no. 2-3, pp. 163--173. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jterra.2004.02.004

[5] Поддубный В.И. Математическое моделирование движения гусеничной машины с использованием прикладного пакета RECURDYN. Тракторы и сельхозмашины, 2021, № 6, c. 68--75. DOI: https://doi.org/10.17816/0321-4443-2021-6-68-75

[6] Omar M.A. Modular multibody formulation for simulating off-road tracked vehicles. Stud. Eng. Technol., 2014, vol. 1, no. 2, pp. 77--100. DOI: https://doi.org/10.11114/set.v1i2.462

[7] Nicolini A., Mocera F., Soma A. Multibody simulation of a tracked vehicle with deformable ground contact model. Proc. Inst. Mech. Eng. K, 2019, vol. 233, no. 1, pp. 152--162. DOI: https://doi.org/10.1177/1464419318784293

[8] Morita S., Hiramatsu T., Niccolini M., et al. Kinematic track modelling for fast multiple body dynamics simulation of tracked vehicle robot. 23rd MMAR, 2018, pp. 910--915. DOI: https://doi.org/10.1109/MMAR.2018.8486133

[9] Lee J.H. A real-time simulation model for tracked vehicles. PhD Thesis. Ann Arbor, University of Michigan, 2006.

[10] Kciuk S., Mezyk A. Modelling of tracked vehicle dynamics. J. of KONES, 2010, vol. 17, no. 1, pp. 223--232.

[11] McCullough M.K., Haug E.J. Dynamics of high mobility track vehicles. J. Mech., Trans., and Automation, 1986, vol. 108, no. 2, pp. 189--196. DOI: https://doi.org/10.1115/1.3260801

[12] Sandu C., Freeman J.S. Military tracked vehicle model. Part I: Multibody dynamics formulation. IJVSMT, 2005, vol. 1, no. 1-3, pp. 48--67. DOI: https://doi.org/10.1504/IJVSMT.2005.008572

[13] Ma Z.D., Perkins N.C. A super-element of track-wheel-terrain interaction for dynamic simulation of tracked vehicles. Multibody Syst. Dyn., 2006, vol. 15, no. 4, pp. 347--368. DOI: https://doi.org/10.1007/S11044-005-9001-3

[14] Agapov D., Kovalev R., Pogorelov D. Real-time model for simulation of tracked vehicles. Proc. ECCOMAS Thematic Conf. Multibody Dynamics, 2011, pp. 1--8.

[15] Meywerk M., Fortmuller T., Fuhr B., et al. Real-time model for simulating a tracked vehicle on deformable soils. Adv. Mech. Eng., 2016, vol. 8, no. 5, pp. 1--13. DOI: https://doi.org/10.1177/1687814016647889

[16] Yi K.S., Yi S.J. Real-time simulation of a high speed multibody tracked vehicle. Int. J. Automot. Technol., 2005, vol. 6, no. 4, pp. 351--357.

[17] Сарач Е.Б., Стадухин А.А. Математическая модель гусеничного обвода. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011, № 10. EDN: OIUBYH

[18] Mahalingam I., Padmanabhan C. Planar multi-body dynamics of a tracked vehicle using imaginary wheel model for tracks. Defence Sc. J., 2017, vol. 67, no. 4, pp. 460--464. DOI: https://doi.org/10.14429/DSJ.67.11548

[19] Сак В.А., Погорелов Д.Ю., Ковалев Р.В. Моделирование динамики гусеничных и колесных машин в программном комплексе "Универсальный механизм". Матер. XXVI Междунар. науч.-техн. конф. "ИНТЕРСТРОЙМЕХ--2022". Ярославль, ЯГТУ, 2022, с. 143--155. EDN: AFEPHZ

[20] Gorelov V.A., Komissarov A.I. Mathematical model of the straight-line rolling tire--rigid terrain irregularities interaction. Procedia Eng., 2016, vol. 150, pp. 1322--1328. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.309

[21] Gorelov V.A., Komissarov A.I., Miroshnichenko A.V. 8 × 8 wheeled vehicle modeling in a multibody dynamics simulation software. Procedia Eng., 2015, vol. 129, pp. 300--307. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.066

[22] Gorelov V., Komissarov A., Vozmishcheva I. Analysis of the cornering stiffness uncertainty impact on the steering sensitivity of a two-axle automobile. IOP Conf. Ser.: Mater. Sc. Eng., 2020, vol. 820, art. 012024. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/820/1/012024