履带车辆行动部分建模及动力学仿真分析
履带车辆转向动力学仿真知识
履带车辆转向动力学仿真知识履带车辆转向动力学仿真是指通过计算机模拟履带车辆转向过程中的动力学特性。
这项仿真技术可以帮助工程师更好地理解和研究履带车辆在不同转向条件下的行为，并优化车辆设计和控制系统。
在履带车辆转向动力学仿真中，需要考虑的关键因素包括车辆的质量、转向系统的特性、轮胎与地面的摩擦系数等。
通过对这些因素进行建模和仿真，可以模拟出车辆在不同道路状况下的转向性能，包括转弯半径、侧滑角度、抓地力等。
在履带车辆转向动力学仿真中，常用的模型包括单轨模型和双轨模型。
单轨模型认为车辆仅在一个垂直于轨道的平面上运动，忽略车辆的纵向运动。
双轨模型则包括车辆的纵向运动，并考虑左右两侧履带之间的转弯差速。
履带车辆转向动力学仿真中，常用的仿真软件包括CarSim、ADAMS等。
这些软件提供了丰富的车辆模型和分析工具，可以模拟车辆在各种道路条件下的转向动力学，如直线行驶、转弯、制动等。
通过履带车辆转向动力学仿真，工程师可以评估不同转向系统设计的性能，并进行优化。
例如，可以通过仿真研究不同转向系统的刚度、行程、空转角度等参数对车辆的转向性能的影响。
此外，还可以研究不同摩擦系数下车辆的侧滑情况，并通过调整控制策略提高车辆的稳定性和灵活性。
总之，履带车辆转向动力学仿真是一项重要的技术，可以帮助工程师更好地理解和研究履带车辆的转向特性。
通过仿真研究，可以优化车辆的设计和控制系统，提高车辆的性能和可靠性。
履带车辆转向动力学仿真是一项复杂而关键的技术，对于履带车辆的设计、性能分析和控制优化具有重要意义。
本文将继续介绍履带车辆转向动力学仿真的相关内容，包括仿真模型、评估参数以及仿真结果的分析等。
一、仿真模型在履带车辆转向动力学仿真中，最基本的模型分为单轨模型和双轨模型。
单轨模型是将履带车辆简化为一个刚性运动体，并在一个垂直于车辆运动平面内进行建模，该模型忽略了车辆的纵向运动。
而双轨模型则考虑了车辆的纵向运动，并通过差速控制来模拟履带车辆的转向情况。
210979654_基于ADAMS_的履带式挖掘机越障动力学建模与分析
基于ADAMS 的履带式挖掘机越障动力学建模与分析秦仙蓉1 冯亚磊1 沈健花2 张 氢1 孙远韬11同济大学机械与能源工程学院 上海 201804 2惠普信息技术研发有限公司 上海 200131摘 要：履带式挖掘机作业时需跨越各类障碍物，在履带式挖掘机跨越障碍物时会受到来自地面的冲击载荷而产生疲劳破环，故研究履带式挖掘机的整机越障动力学特性十分必要。
基于动力学仿真软件ADAMS，研究了履带式挖掘机的整机越障动力学特性。
以某中型履带式挖掘机为例，在Pro/E 中完成履带式挖掘机的三维建模，在ADAMS 中建立其简化虚拟样机，完成该履带式挖掘机越障的动力学仿真。
结果表明:越障过程中，挖掘机车体垂向最大位移与障碍物设置高度一致，整个越障过程较为平稳。
此外，车体的转动角速度在车体越过障碍边缘到引导轮触地时刻存在较明显的变化过程。
关键词：履带式挖掘机;越障;动力学仿真;虚拟样机中图分类号：U446 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2023）05-0018-05Abstract: In view of the fact that crawler excavators need to cross all kinds of obstacles during operation, and are easily subjected to impact load from the ground, resulting in fatigue damage, it is necessary to study the dynamic characteristics of the whole crawler excavator crossing obstacles. In this study, based on the dynamic simulation software Adams, the dynamic characteristics of the whole crawler excavator are studied. Taking a medium-sized crawler excavator as an example, the three-dimensional modeling of the crawler excavator is completed in ProE, and its simplified virtual prototype is established in Adams, and the dynamic simulation of the crawler excavator crossing obstacles is completed. The results show that the vertical maximum displacement of the excavator body is consistent with the height of the obstacle during the obstacle crossing, and the body is relatively stable during the whole obstacle crossing. In addition, the rotation angular velocity of the excavator changes obviously, which occurs during the period when the excavator travels to the edge of obstacle crossing and the guide wheel touches the ground.Keywords: crawler excavator; obstacle crossing; dynamic simulation; virtual prototype0 引言挖掘机被广泛用在各类土石方开挖工程现场，据不完全统计，土石方施工过程中约60%的土石方开挖都是靠挖掘机来完成的。
P072-履带车辆多体动力学仿真与试验验证
( x0 , y0 , z0 )T 和车身联体坐标系相对固定 ( 0 , 0 , 0 )T 。 一旦通过动力学方程
-1图 1 履带车辆整车多体动力学模型
系转动的欧拉角 0
2006 年 MSC.Software 中国用户论文集
0 和 求得 r0 , r r 0 以及 0 ， 0 和 0 ，便可据此计算出车身上任意一点的位移、速度和加速度。
2006 年 MSC.Software 中国用户论文集
履带车辆多体动力学仿真分析与试验验证 MULTI-BODY DYNAMIC SIMULATION AND EXPERIMENTAL VALIDATION OF HIGH-SPEED TRACKED VEHICLE
芮强 王红岩 （北京装甲兵工程学院）
-3-
2.1 悬挂系统模型的建立 履带车辆的悬挂系统是指连接车体和推进系统的所有零部件的总称，主要包括弹性元件、阻尼元件、 限制器以及导向装置等。ADAMS 软件提供了平动弹簧阻尼驱动器（TSDA）和转动弹簧阻尼驱动器（RSDA） 等力单元来模拟各种不同结构形式的悬挂系统。 虽然扭杆弹簧本身刚度是线性的， 但是由于有导向机构 （平 衡肘）的缘故，整车的悬挂刚度是非线性的。 2.2 行驶系统模型的建立 行驶系由履带、负重轮、主动轮和诱导轮构成。负重轮通过履带及履带自身与地面接触承受地面的作 用力。这种力是履带车辆地面力学区别于其它车辆的重要特征。在整个行驶系中，履带直接与地面接触并 承受地面接触力，负重轮则通过履带间接承受地面接触力。 2.2.1 负重轮和履带、地面之间的作用力 考虑地面与履带、履带与负重轮间的相互约束关系，建立了负重轮、履带及地面之间相互作用模型。 地面对履带同时施加法向力和切向力，履带将这些力传递给负重轮。本论文中为了简化问题需要，我们假 设地面为硬地面。 履带和地面接触时， 地面对履带的反作用力分解为法向分量 P 和切向分量 S ， 我们假设法向分量 P 可 以表示成沉陷量和沉陷速度的函数，切向分量 S 可以表示成法向分量和履带滑移速度的函数：
基于柔性履带模型的履带车辆建模与仿真分析
型， 该模 型建模 较方 便 ， 能在设 计早期 就对 履带 的平顺 性做 出快 速预 测而得
图 １ 柔性履 带模 型
Ｆ ｉ ｇ ． １ ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
作者 简介 ： 桂华 良 ， 男， １ ９ ６ ６年 出生 ， 工 程师 ， 研究 方 向 ： 凿 岩掘进 机械设 计 开发 。 王涛 ， 男， 副教 授 ， 研 究方 向 ： 机 械 系统集 成仿 真与优 化 。
＝
车 辆 的各 种 力 。
Ｐ
Ａ ＝ Ａ
（ ＋ ｋ ） Ｚ ｎ
（ １ ）
图 ３ 履 带 车 模 型
Ｆ ｉ ｇ ． ３ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｅ ｄ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
式 中 Ｐ— — 法 向压 力
ｚ — — 地 面 变 形深 度
压力 一 沉 陷关 系 、 设 置 土壤 的剪 切 特 性 、 土 壤 的 摩 擦 特 性 等 来 计 算 地 面 施 加 于
图 ２ 履带 。 负重 轮和地 面之 间作 用力
Ｆ ｉ ｇ ． ２ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ， ｗｈ ｅ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ａ ｄ
劳寿命 。 本文建立某型履带 车辆 的平顺
性模型如 图 ３ 。考 虑 车 体 质 量 、 质 心 位 置、 负 重轮数量 、 质量 、 位置及 尺寸 、 主 动 轮 和诱 导 轮 尺 寸 和 位 置 、 履 带 结 构 和
性 能 等 运 用 Ｂ ｅ ｋ ｋ ｅ ｒ 提 出 的地 面 力 学
传 统 的 研 究 方 法 是 基 于 经 验 公 式 和 大 量试验研究基础文 基 于柔 性 履 带 模 型 对 履 带 车 辆 进 行 建模 和 数 值模 拟 ， 通 过 对 履 带 车 辆 的平 顺 性 分 析 ， 为 改 进 设 计 提 供 有效数据 。
履带起重机行走机构的建模及运动仿真
大、 不需 支腿 、 带载行 驶 、 作业 稳 定 性好 以及桁 架组 合
高 度可 自由更 换等优 点 ， 是基础 设施 建设 的首选 机型 。
ｌ 履 带起 重 机行走 装置 １ １ 履 带起 重机行 走机 构 ．
行 动态模 拟 ， 带板传 动 机 构 的特 点 是 多 自由度 且 复 履
１ ２ 履 带行 走 机构 的基本 工作 原理 ．
连 接 限制链 环 或 链 节 的 自由度 。 由 于高 副 自由 度 较
多， 因此 采用销 钉 连接 以简化运 动模型 。 在 Ｐ ｏ Ｅ ５ ０中建 立 运 动 模 型 的 步 骤 如 图 ｌ所 ｒ／ ．
示。
创建机 构文件
履 带行走 装 置 中驱 动链 轮 与链 轨相 啮合 ， 同链 传
收 稿 日期 ；２ １ 一 １１ ｌ修 回 日期 ：２ １— ２ １ ０ ｌ １— ６ ０ １１ —０
‘
给机构 指定初始条件
图 １ 建 立 运 动 模 型 的 步 骤
作 者 简 介 ：张 君 （ ９ ６） １ ８ 一，女 ， 山西 太 原 人 ，在 读硕 士 研 究 生 ，主要 研 究 方 向为 履 带起 重 机 行 走 机 构 及 驱 动 。
在履 带行走 机构 中， 时需 要 对履 带 行 走装 置进 有
履带起 重 机 是 以履 带 为 运 行 底 架 的 流 动 式 起 重 机， 其将起 重作 业部 分安装 在履 带底盘 上 ， 可以配备 立 柱或 塔架 ， 在带载 或空 载的情 况下沿 无轨路 面运 动 。 能
具 有起重 能力 强 、 地 比压小 、 弯 半 径 小 、 坡 能 力 接 转 爬
关键 词 ： 履 带 起 重机 ；Ｐｏ Ｅ，运 动 仿 真 ；行 走 机 构 ｒ／ 中 图分 类 号 ：ＴＨ２ ３７： Ｐ ９ ． １． Ｔ ３ １９ 文 献标 识 码 ：Ａ
履带行走机构的运动学和动力学
履带行走机构的运动学和动力学一、履带行走机构的运动学履带行走机构在水平地面的直线运动，可以看成是台车架相对于接地链轨的相对运动和接地履带对地面的滑转运动(牵连运动)合成的结果。
当履带相对地面没有滑转运动时，根据相对运动的原理，台车架相对接地链轨的运动速度与链轨相对于台车架的运动速度数值相等，方向相反。
因此，可以通过考察链轨对静止的台车架的运动来求取两者之间的相对运动速度。
此时履带在驱动轮的带动下以一定的速度围绕着这些轮子作“卷绕”运动(图1-2)。
由于履带链轨是由一定长度的链轨节所组成的，如通常的链传动一样，履带的卷绕运动速度即使在驱动轮等速旋转下，亦不是一常数。
从图1-2中可以看到，当履带处于图中1所示的位置时，履带速度达最大值，并等于：式中：—驱动链轮的节圆半径；当履带处于图中2所示的位置时，履带速度最低，等于：式中：—驱动链轮的分度角，； —驱动链轮的有效啮合齿数。
由此可见，即使驱动轮作等角速旋转(为常数)，台车架的相对运动也将呈现周期性的变化，从而使车辆的行驶速度也带有周期变化的性质。
履带卷绕运动的平均速度可通过驱动轮每转一圈所卷绕(转过)的链轨节的总长来计算。
0r βK Z 360=βK Z K ω设：—链轨节矩，m ；—驱动轮转速，r/min 。
则履带卷绕运动的平均速度可由下式计算：当履带在地面上作无滑动行驶时，车辆的行驶速度显然就等于台车架相对于接地链轨的运动速度，后者在数值上等于履带卷绕运动的速度。
通常，将车辆履带在地面上没有任何滑移时，车辆的平均行驶速度称为理论行驶速度，它在数值上应等于履带卷绕运动的平均速度，亦即：由(1-4)可增加时，则履带卷绕运动速度的波动就减小。
为了简化履带行走机构运动学的分析，通常将这种极限状态作为计算车辆行驶速度的依据。
此时，假设履带节为无限小，且相对于驱动轮无任何滑动。
根据上述假设，履带就具有图1-4所示的形状。
当驱动轮齿数相当多时，此种假设是可以容许的。
履带车辆液压机械差速转向系统动力学建模及仿真
及系统左、右侧行星 排 行 星 架 角 速 度 大 小 有 关，经 过
一定换算可得液压机械差速转向系统双功率流传动
工况的负载模型为
ＭｋＬ
＝Ｍｄ
（１＋ β＋ζ
ｗ ωｋＬ ωｋＬ
＋ωｋＲ －ωｋＲ
）
（１０）
ＭｋＲ
＝Ｍｄ
（１－ β＋ψ
ｗ ωｋＬ ωｋＬ
＋ωｋＲ －ωｋＲ
）
（１１）
式中，ＭｋＬ 、ＭｋＲ 为左、右 行 星 架 负 载，Ｎ·ｍ；Ｍｄ 为 机
机油门开度。
发动机动力学模型为 Ｊｅω．ｅ＝Ｍｅ－Ｍ１ Ｍ１＝Ｍ１ｈ＋Ｍ１ｇ ωｅ＝π３ｎ０ｅ
（３） （４）
（５）
式中，Ｊｅ 为换算到发动 机 输 出 轴 上 的 等 效 转 动 惯 量， ｋｇｍ２；ω．ｅ 为发动机角加速度，ｒａｄ／ｓ２；Ｍｌ 为 作 用 在 发 动机输出轴上的负 载 转 矩，Ｎ·ｍ；Ｍｌｈ 为 作 用 在 发 动 机输出轴上的转向 负 载 转 矩，Ｎ·ｍ；Ｍｌｇ 为 作 用 在 发 动 机 输 出 轴 上 的 直 驶 转 矩 ，Ｎ·ｍ。
１ 系 统 构 成 及 工 作 原 理 分 析
所开发的液压机械差速转向系统联接方案如图 １所示，主要由定轴齿轮、液压闭式 回 路 系 统、直 驶 变
第 ３８ 卷 第 ６ 期 履 带 车 辆 液 压 机 械 差 速 转 向 系 统 动 力 学 建 模 及 仿 真
１１１
速 系 统 、汇 流 行 星 排 等 组 成 。 当液压闭式回路系统不
１１０ 文 章 编 号 ：１００４－２５３９（２０１４）０６－０１１０－０４
机 械 传 动 ２０１４ 年
履带车辆液压机械差速转向系统动力学建模及仿真
曹付义 周志立 张明柱
履带车辆行走装置动力学仿真
辆 的 重 型 化 和 机 动 性 能 的 提 高 ，仅 仅通 过 试 验 手段 获 取 数 据 已经 显 得
图 １ 履 带 模 型
力 不 从 心 ，各 国新 型履 带 车 辆 的研 制 周 期 不 断缩 短 ，也 促 使 人 们 运 用 仿真技术来研究履带车辆。如美 国的 ＡＤＡＭＳ、ＤＡＤＳ等著名 的机械系 ２ 履 带 行 走 装 置 ＡＤＡＭＳ仿 真 模 型 建 立
使用 环境的复杂性，使履带车的研究变得越来 越复杂 ，导致研 制费用 பைடு நூலகம்简 化 时 通 常 要 遵 循 以 下 原 则 ：
高 、周 期 长 等 ［３１。运 用 建 模 仿 真技 术 研 究 履 带 车 辆 已成 为 趋 势 ，对 其 发 １．１ 运 动 副 的 连 接 关 系 能 够表 达 清楚 。
统 动 力 学 软 件 ，建 立 多 体 系 统 动 力 学数 学 模 型 ，采 用 刚 性 、非 刚 性 微 分
方 程 或 微 分一 代 数 方 程 等 多种 数 值 解 法 ，完 成 了 诸 如
Ｍ１主 战 坦 克 及
在 ＰＲＯ／Ｅ 中 建 好 模 型 后 ，保 存 成 中 间 格 式 （Ｐａｒａｓｏｌｉｄ），将 模 型 从 ＰＲＯ／Ｅ 中导 出 ．再 导 人 到 ＡＤＡＭＳ／ｖｉｅｗ 中 ，在 ＡＤＡＭＳ中施 加 各 种 约
建 立好 各 部分 零 件 后 在 ＰＲＯ／Ｅ 中装 配 起 来 就 建 好 了 刚体 模 型 ：
履 带 是 人 类 继 发 明 车 轮 之 后 又 跨 出 的 一 大 步 ，扩 展 了 车 辆 由“线 ”
到 “面 ”的 活 动 范 围 ，履 带 式 车 辆 既 加 强 了离 开 道 路 的越 野 能 力 同时
其 他 装 甲 战 斗 车 辆 的 动 力学 分 析 与 仿 真 研 究 。
履带式集矿机海底行走的单刚体建模研究与仿真分析
有限元分析
有限元分析
有限元分析是一种通过将连续的物理系统离散成有限个单元，并分析这些单 元之间的相互作用，从而对整个系统进行近似分析的方法。在铰接式履带车的分 析和优化中，有限元法可以用于结构强度分析、振动分析、碰撞分析等方面。
有限元分析
在进行有限元分析时，首先需要对铰接式履带车的结构进行离散化，将连续 的结构分解成有限个离散的网格。然后需要对这些网格进行适当的加载和处理， 包括施加外部载荷、定义边界条件等。最后需要通过求解有限元方程来得到网格 的变形和应力分布等信息。
内容摘要
履带式深海采矿车是一种集成了挖掘、输送、采集和输送等多项功能的特种 车辆。它主要由行走机构、挖掘机构、输送机构和采集机构等组成。行走机构是 其重要的组成部分之一，直接影响车辆在海底的移动和作业效率。
内容摘要
在软底质条件下，履带式深海采矿车的行走性能显得尤为重要。软底质海底 具有地形复杂、底质松软、承载能力差等特点，给车辆的行走带来了很大的挑战。 为了适应软底质海底的复杂地形，履带式深海采矿车的行走机构需要具备以下特 点：
四、结论与展望
4、结构优化设计：根据仿真分析和实验结果，对履带式集矿机的结构进行优 化设计，提高设备的强度、刚度和稳定性。
四、结论与展望
5、智能化与可视化：引入人工智能、大数据等先进技术，实现履带式集矿机 单刚体建模的智能化与可视化，提升设备的管理和维护水平。
参考内容
内容摘要
随着海洋资源的日益丰富和开采技术的不断发展，深海采矿车已成为海洋资 源开发的重要装备之一。履带式深海采矿车是一种能够在海底软底质条件下进行 采矿作业的特种车辆，其行走性能的优劣直接关系到采矿效率和经济性。因此， 本次演示将重点分析履带式深海采矿车在软底质条件下的行走性能。
Adams履带式车辆动力学走行性能仿真
Adams履带式车辆动力学走行性能仿真解决方案1概述相比轮式车辆而言，履带式车辆采用履带行走，就像铺了一道可以无限延长的轨道一样，使它能够平稳、迅速、安全地通过各种复杂路况。
由于接地面积大，所以增大了坦克在松软、泥泞路面上的通过能力，降低了下陷量，而且履带板上有花纹并能安装履刺，所以在雨、雪、冰或陡坡路面上能牢牢地抓住地面，不会出现打滑现象。
同时由于履带接地长度达4～6米，诱导轮中心位置较高，所以可以通过壕沟、垂壁等路障，一般坦克的越壕宽度可达2～3米，可通过1米高的垂直墙。
履带还有一个特殊功能，在过河时，可以采取潜渡的方式在河底行走；若是浮渡履带，还可以像螺旋桨一样产生推进力，驱使车辆前进。
正是因为这些卓越的越野机动性能，使得履带式车辆为兵器行业和工程机械行业所广泛使用。
要提高履带式车辆的动力学走行性能，一方面需要借助各种现场试验，另一方面，也可以借助VPD技术，利用MSC ADAMS/ATV ToolKit进行仿真模拟。
2 MSC ADAMS/ATV产品简介MSC ADAMS/ATV Toolkit是MSC ADAMS用于履带式车辆动力学性能仿真的专用工具，是分析军用或商用履带式车辆各种走行动力学性能的理想工具；通过ATV Toolkit，利用其提供的车身、履带、主动轮、负重轮、拖带轮及诱导轮模板，可快速建立履带式车辆的子系统到总装配模型。
ATV Toolkit中提供了多种悬挂模式和履带的模板，方便用户建立各种复杂的车辆模型。
通过改进的高效积分算法，可快速给出计算结果，研究车辆在各种路面（软土、硬土）、不同车速和使用条件（直行、转向）下的动力学性能，并进行方案优化设计。
同时，模型中还可加入控制系统、弹性零件、用户自定义子系统等复杂元素，以使模型更为精确。
在MSC ADAMS/ATV Toolkit 中，既可以建立完整履带车辆模型（包括橡胶履带），也可以建立简化的履带车辆模型（STRING TRACK MODEL）。
履带地面力学系统建模及性能仿真
履带地面力学系统建模及性能仿真1宿月文朱爱斌陈渭谢友柏，，，西安交通大学机械工程学院，现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室，西安，710049E-mail：suyw@摘要：履带地面交互力学是履带车辆牵引动力学仿真的关键。
分析履带-地面交互力学机理，以每块履带板与地面的力学作用为基元建立履带沉陷、地面垂直力、牵引力、侧向力、行驶阻力的数学模型，并基于此模型和FORTRAN语言开发了ADAMS的履带-地面交互力学用户子程序。
将此模型应用到某型矿用履带车辆虚拟样机模型，并进行了牵引动力学仿真。
结果表明，该模型能很好的预测不同工况下每块履带板的运动力学状态和整车的牵引特性。
本。
关键词：虚拟样机；履带车辆；动力学；仿真中图分类号：TD4211.引言履带车辆以其良好的通过性能在现代军事、农业、建筑业等领域发挥着十分重要的作用。
为了提高研究效率，节省成本，动力学仿真被广泛应用到履带车辆设计之中。
履带车辆动力学仿真的关键技术包括多体力学建模、履带-地面力学建模。
特别是后者，由于土壤与履带的相互作用对履带系统的受力磨损，乃至整车诸如行驶阻力、挂钩牵引力等行驶性能有着重要影响，因此建立一个合适的车辆地面力学模型对仿真试验的成功是至关重要的。
目前，国外针对履带车辆的动力学仿真的软件系统主要有ADAMS/ATV，DADS，RecurDyn，可提供履带系统主要部件的参数化建模，整个履带系统的组装及动力学仿真等功能[1-2]。
但是它们在实际应用中还存在诸多不足：（1） 软件的刚性太强，灵活性不足，用户只能利用系统所提供零部件模板建模，而不能由用户自定义，如不能建立任意结构型式的履带底盘系统模型；（2） 处理履带—负重轮—地面等相互接触之类的关键问题上对用户还都是“黑匣子”，不能描述任意构件在每一时刻的力学状态[3]，很难为用户提供较高真实度的精细化模型；（3） 与CAD、FEM软件协作程度很低。
因此，本文根据经典的Bekker地面力学理论，采用坐标变换的方法详细建立每块履带板和地面的相互运动及力学作用。
履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真
履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真1. 引言履带式特种车辆是一种特殊的机动车辆，具有各种特殊用途和工作环境。
例如，在军事作战中，履带式特种车辆可以在复杂的地形条件下运输并提供支持；在工业领域中，履带式特种车辆可以用于重载物料的搬运等。
对于这些特种车辆的研究和设计，精细化的动力学建模与仿真非常重要。
本文将介绍履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真的方法和意义。
2. 履带式特种车辆动力学建模2.1 履带驱动系统建模履带驱动系统是履带式特种车辆的核心组成部分，其动力学特性对整车性能和运动稳定性有着重要影响。
在建模过程中，可以将履带驱动系统简化为电动机、减速器、履带轮和履带四个基本部分。
通过建立相应的力学模型和动力学方程，可以描述履带驱动系统在不同工况下的运动特性。
2.2 车体运动建模车体运动建模是履带式特种车辆动力学建模的另一个重要方面。
通过考虑车体的质量、惯性和运动约束，可以建立车体运动的微分方程。
同时，还需要考虑车体与地面之间的接触力和摩擦力，以完整地描述车体在不同地形和工作条件下的运动。
3. 履带式特种车辆动力学仿真3.1 基于多体系统的仿真方法对于履带式特种车辆的动力学仿真，一种常用的方法是基于多体系统理论。
该方法可以将整个车辆系统抽象为多个刚体，通过建立刚体之间的运动关系和动力学方程，实现对车辆运动状态的仿真和分析。
3.2 运动学仿真和动力学仿真履带式特种车辆的动力学仿真可以分为运动学仿真和动力学仿真两个层次。
运动学仿真主要关注车辆的运动轨迹和姿态变化，通过求解车辆的位置、速度和加速度等参数，来研究车辆在复杂地形下的运动规律。
而动力学仿真则进一步考虑车辆的动力学特性，如力、加速度和扭矩等参数的变化，以更加精细地描述车辆的运动特性和性能。
4. 履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真的意义4.1 优化设计和性能评估通过精细化的动力学建模和仿真，可以对履带式特种车辆进行优化设计和性能评估。
《2024年履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真》范文
《履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真》篇一一、引言随着科技的进步和军事需求的日益增长，履带式特种车辆在各种复杂环境下的性能要求愈发严格。
为了更好地理解其运动特性、优化设计以及提高仿真精度，精细化动力学建模与仿真成为了研究的热点。
本文旨在探讨履带式特种车辆精细化动力学建模的关键技术和仿真方法，并验证其在实际应用中的效果。
二、动力学建模（一）模型假设与简化在进行动力学建模时，为简化问题，我们做出了以下假设和简化：1. 履带与地面接触视为刚体，不考虑变形；2. 车辆系统为刚体系统，忽略车辆内部的弹性变形；3. 仅考虑车辆直线行驶和转向运动。
（二）建模过程基于拉格朗日力学和刚体动力学原理，我们可以构建履带式特种车辆的动力学模型。
该模型主要包含以下部分：1. 履带与地面相互作用力模型；2. 车辆运动学模型，包括直线行驶和转向运动的数学描述；3. 车辆动力学模型，包括力矩、力以及它们对车辆运动的影响。
（三）模型验证通过与实际车辆进行对比实验，验证了所建立的动力学模型的准确性。
实验结果表明，该模型能够较好地反映履带式特种车辆在实际环境中的运动特性。
三、仿真与结果分析利用所建立的动力学模型，我们进行了仿真实验。
通过改变不同参数，如地面摩擦系数、车辆质量等，观察车辆的运动状态变化。
仿真结果与实际测试结果相吻合，证明了仿真方法的可行性。
四、结论本文通过对履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真的研究，为优化设计和提高仿真精度提供了有力支持。
未来，我们将继续深入该领域的研究，以提高履带式特种车辆在复杂环境下的性能。
五、致谢感谢所有参与本研究的同仁们，是你们的辛勤工作使得这项研究得以顺利进行。
履带机械地面力学建模及牵引性能仿真与试验
的水平分量[6Ο7 ] ,以驱动轮后置为例 ,为了便于表达 ,
用导向轮中心在车辆沉陷前后的位移差表示土壤的
压陷深度 ,根据力学换算关系将行驶阻力加载于车
辆机体的质心处. 履带压缩土壤的做功为
∫Di
W = bS pd D = 0
∫Di
bS
kc + kφ (ΔD) n d D =
0b
bS n +1
kc b
+ kφ
D n+1 i
(10)
式中 : Di 为第 i 块履带板的压陷深度 ; S 为履带行驶
距离. 行驶阻力则可认为是 R = W / S ,即
R
=
n
b +
1
kc b
+ kφ
D n+1 i
(11)
2 履带行驶力学仿真建模
21 1 多体力学建模 考虑到软件 ADAMS 几何建模的功能较差 , 本
44
西 安 交 通 大 学 学 报 第 43 卷
向力可以采取类似切向力的表达 ,即
∫ Fz
=
ab
l
( c + ptanφ) (1 -
e - |δz| / k ) d x
0
(9)Leabharlann 侧向剪切位移∫ δz = vl^u′1 d t
行驶阻力是由履带挤压土壤而产生的变形阻力
x g = ( x′l^u′1 + y′g^u′2 + z′l^u′3 ) ^u1
y g = ( x′l^u′1 + y′g^u′2 + z′l^u′3 ) ^u2
(2)
z g = ( x′l^u′1 + y′g^u′2 + z′l^u′3 ) ^u3
履带车辆电传动系统发动机的建模、控制与仿真
图3 复合优化图谱和控制的工作点 Fi g .3 Combi ned opti mal li ne and t he steadil y runni ng poi nts
12
兵工学报
第26 卷
极调速的范围内确定具体的“复合”功率—转速目标 曲线，这里称为“复合优化图谱”。它分成三部分：首 先是怠速控制，在负载变化时要求怠速稳定；其次是 最佳燃油消耗率的功率—转速段；最后是大功率— 转速段，如图3 所示。 !.! 模糊控制
虽然模糊控制的鲁棒性好，但当参数发生变化 或在新的平衡点时，系统传递函数发生了变化，不能 保证系统具有原来的良好的调节性能。因此，设计 变参数模糊控制器，运用论域缩小逼近法对模糊控 制器的量化因子和比例因子进行在线调整。在误差 和误差变化率大时采用较小的量化因子和较大比例 因子，缩小误差基本论域，增大对误差的控制作用， 对系统进行“粗调”，加快系统的调整过程，提高动态 性能；相反，则 采 用 较 大 的 量 化 因 子 和 较 小 比 例 因 子，对系统进行“细调”，提高控制器对误差和误差变 化率的分辨率，改善系统的稳态性能。
为了消除模糊控制系统静差，采用对偏差积分 并进行限值，这样不仅可消除系统静差，而且还可以 避免极限环［16 ］。
模糊控制器框图如图5 。如果x、y 和z 代表模 糊控制器输入量e、'e 和控制量u 的模糊论域（x、y
和z !［~1 ，1 ］），它们的模糊集合定为正大（PL ）、 正小（PS）、零（Z ）、负小（NS）、负大（NL ）。输入变量 隶属函数选用对称、均匀分布、全交迭三角形，输出
2（a ）所示，其中数值是齿杆的位置；辨识精度见图
履带底盘及驱动系统建模与仿真
湖南农业大学车辆工程专业毕业设计履带底盘及驱动系统建模与仿真Modeling and Simulation of tracked chassis and drive system学生姓名：刘延韬学号：201240670127年级专业及班级：2012级车辆工程（1）班指导老师及职称：李军政教授学院：工学院湖南·长沙提交日期：2016年5月湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
毕业论文作者签名：年月日履带底盘及驱动系统建模与仿真学生：刘延韬指导老师：李军政（湖南农业大学工学院，长沙 410128）摘要:此设计以电脑仿真技术并结合履带底盘及驱动系统的三维模型构建履带行驶系统虚拟实验平台，对坦克车与水底行走车辆的履带行驶系统进行建模，并对其直线行驶性能，爬坡越障性能与转向性能进行软件仿真，对结果进行分析和总结。
此过程中使用了计算机三维图形设计的理论知识、三维建模技术和仿真技术（主要使用软件：pro/E、recurdyn），实现了三维模型建立与仿真分析。
关键词：三维建模；多体运动仿真分析；履带行驶系统建模与仿真；目录履带底盘及驱动系统建模与仿真 (1)前言 (5)1坦克履带车身三维模型制作 (8)1.1使用Pro/E建立坦克履带车车身 (8)装配炮塔与车身 (9)1.2使用recurdyn对履带部分建模 (10)1.2.1创建履带板与驱动轮 (10)1.2.2创建履带行走机构 (12)1.3履带子系统仿真 (14)1.4地面参数的设定 (15)2水底行走履带车建模 (17)3坦克履带车辆仿真分析 (21)3.1坦克履带车软质与硬质地面过坡承重轮受力分析 (21)3.2坦克履带车辆单边转向分析 (22)3.3坦克履带车辆原地转向仿真分析 (23)3.4坦克履带车辆扭矩悬挂仿真 (25)4水底行走履带车仿真分析 (27)4.1直线行走仿真分析 (27)4.2转向行走仿真分析 (29)4.3水底行走履带车爬坡，越沟行走仿真分析 (30)4.4水底行走履带车履带增设悬挂系统 (32)5总结 (34)6书目 (36)前言虚拟现实技术是基于近年来的物体几何建模技术、特征、菜单交互、并行处理、智能化多体系统仿真技术的产物。
橡胶履带车辆行走系统的动力学模型及脱轮问题仿真分析
连线与水平面的夹角,
;
a tj,
btj分别为摆动轴轴心到悬置质量质心的水平、垂直距离,
mm;
T
i,
T
r i
分别
为
支重轮左、右两侧的履带张力, N; F tj, F ti分别为悬架、地面对支重轮的作用力, N。
从以上公式可以看出, 在已知外界激励和整机结构参数的情况下, 通过计算能够得到车体和支重轮
的位移、速度和加速度以及悬架相对动行程等数值。
14
河南科技大学学报: 自然科学版
2 006 年
2 悬架系统的作用力
油气悬架的刚度和阻尼不是定值, 这里将其等效为一定值。因此油气悬架系统对支重轮的作用力 表示为
Fi1 = k1 yi1 + c1 yi1 ( i = 1 ~ 2, j = 1)
Fi2 = k2 yi2 + c2 yi2 ( i = 3 ~ 4, j = 2)
1. 8 1010
支重轮刚度系数 kw i / ( N /mm )
6 13
支重轮质量 mw i / kg
113. 5
油气弹簧等效刚度 kj /( N /mm )
7 85
质心位置 ( a, e, h) /mm
( 1374, 0, 990) 油气弹簧等效阻尼 cj / ( N s /mm )
22. 5
橡胶履带芯铁导向齿高 / mm
( 1) 驱动轮与其相邻支重轮之间的履带张紧力 T s2
T s2
=
Ms rs
( 7)
式中 M s 为驱动力矩; rs 为驱动轮半径, mm。
( 2) 张紧轮与其相邻支重轮之间的履带张紧力 T i2。不考虑履带质量并忽略履带与张紧轮之间的摩
某中型履带式挖掘机越障动力学建模与分析
某中型履带式挖掘机越障动力学建模与分析秦仙蓉;赵书振;沈健花;张氢;孙远韬【摘要】建立履带式挖掘机的11自由度简化力学模型,利用拉格朗日法进行数学建模.确定挖掘机越障过程中所受到的激励,求解系统在不同激励输入形式下的动态响应.结合虚拟样机技术,完成履带式挖掘机在只有路面障碍激励下的虚拟样机动力学仿真,将简化力学模型数值求解结果与虚拟样机动力学仿真结果相互对比.结果表明:两种分析方法得到的动力学响应结果均符合预期分析;两种方法分析结果基本吻合,实现了两种模型的相互校验,说明所提出的动力学建模与分析方法的正确性,可为履带式挖掘机越障动态特性研究提供借鉴与参考.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2018(038)006【总页数】6页(P1-6)【关键词】振动与波;履带式挖掘机;越障动力学;简化力学模型;瞬态响应分析;虚拟样机【作者】秦仙蓉;赵书振;沈健花;张氢;孙远韬【作者单位】同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;惠普信息技术研发有限公司,上海200131;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TH113由于工作性质的特点，履带式挖掘机工作环境十分恶劣，经常需要跨越石块、壕沟等障碍路面，而挖掘机的燃料箱等薄壁构件，在履带式挖掘机越障过程中受到来自地面的振动冲击，极易产生疲劳破坏，因此研究履带式挖掘机的整机越障动力学特性十分必要。
近年来，国内外学者对履带式挖掘机的研究主要有：履带式挖掘机底盘系统的动力学分析，履带式挖掘机的动力匹配及分析，履带式挖掘机的工作装置优化设计及可靠性分析等[1-5]。
然而国内外针对履带式挖掘机越障特性方面的研究还较为少见，有关越障特性的研究主要集中在履带式移动机器人和高速履带车辆（即履带式装甲车辆）。
相应的研究主要集中于两个方向：其一是研究对象为履带式移动机器人，通过理论分析其越障时的性能和稳定性等特征，研究现有机构的优缺点并进行优化设计；其二是以履带式装甲车辆为研究对象，结合多刚体运动学和动力学分析，研究履带式车辆在越障过程中的振动特性。
基于LMS的履带车辆多体动力学建模与仿真
基于LMS的履带车辆多体动力学建模与仿真【摘要】本文研究履带车辆在路面行驶时受到的振动，使用Track builder在LMS中建立了某履带车辆动力学模型，应用多体动力学理论分析了车体、悬挂系统、负重轮、履带、路面之间的相互作用，给出了与各参数相对应的关系表达式，并描述了履带车辆运动学方程以及动力学方程。
以标准梯形障碍物作为路面输入选取的各种参数进行了仿真，可为设计提供参考。
【关键词】履带车辆；多体动力学；半主动悬挂；仿真1.引言悬挂系统（简称悬挂）是履带车辆行动系统的一个重要组成部分，在路面行驶时，它能够减少车体受到的冲击与振动，对提高车辆机动性具有重要作用。
悬挂系统最常见的一种设计与仿真方法是忽略履带对车辆的影响，建立车辆的线性振动模型，计算车辆悬挂系统的性能。
然而由于悬挂系统导向连接件在车辆布置中的几何非线性影响，悬挂系统中弹性、阻尼元件的自身的非线性影响，特别是当车体振幅很大时，线性模型很难准确地分析履带式车辆悬挂系统的动力学特性。
另外履带车辆动力学建模中应充分考虑到履带对路面不平度的影响以及履带引起的振动“牵连”等因素。
LMS将多刚体系统动力学传统算法与递归算法相结合，基于DADS高效稳定的求解器，建立虚拟机械系统动力学方程。
Track builder履带模块是分析履带车辆动力学性能的理想工具，特别是在悬挂系统的分析中应用颇多。
本文将以某型履带车辆为仿真对象，通过进行参数化建模，建立履带车辆多刚体动力学模型，对履带车辆在梯形障碍物路面直线行驶时进行计算，并将仿真结果与设计参数进行比对，验证其准确性和可信度。
2.履带车辆参数化动力学模型2.1 模型结构及运动学分析图1是某履带车辆在LMS中的参数化多刚体动力学模型，该模型车体（Hull）每侧有负重轮（Road-wheel）、平衡肘（Link_Roadwheel）、诱导轮（Idler）、主动轮（Sprocket）、履带（Track system）。