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）。履带类型为单销履带（Single pin），每条履带由履带板通过履带销连接为一条闭环链。车体两侧关于车体中心纵平面对称。表1为模型各部件间的约束关系。

在主动轮与车体间的旋转副上添加驱动，主动轮转速（单位：rad/s），用来计算履带车辆直线行驶速度（单位：m/s）。假设履带接地段速度为零，关系式为：

（1）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8r08.html