Исследование профильной проходимости колесной машины с помощью алгоритма пересечения многогранников

Инженерный журнал: наука и инновации

# 9·2017 1

УДК 629.365 DOI 10.18698/2308-6033-2017-9-1677

Исследование профильной проходимости

колесной машины с помощью алгоритма

пересечения многогранников

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Предложено определять характер взаимодействия опорного основания и колеса

транспортной машины с помощью алгоритма пересечения многоугольников Гил-

берта — Джонсона — Керти, позволяющего исследовать преодоление колесной

машиной препятствий любого профиля, в том числе с вертикальными стенками

и отрицательными уклонами. Для простоты и увеличения эффективности расчетов

предложенный метод ограничен плоским случаем взаимодействия круга колеса

и многоугольника трассы. Приведены зависимости, необходимые для нахождения

сил и моментов, возникающих при взаимодействии колеса с опорной поверхностью.

Представлена имитационная компьютерная модель, используемая при предложен-

ном методе. Рассмотрены примеры моделирования движения колесных машин по

различным опорным поверхностям. Даны рекомендации по использованию метода

для решения пространственной задачи исследования профильной проходимости.

Ключевые слова:

профильная проходимость, колесные машины, опорная поверх-

ность, динамическое моделирование, MATLAB, алгоритм Гилберта — Джонсона —

Керти

Введение.

Исследование профильной проходимости колесных

машин (КМ) часто проводят с помощью аналитических методов, при

использовании которых требуется строго ограничить тип рассматри-

ваемых препятствий. Так, в работе [1] получены уравнения для опре-

деления замедления машины, но только при преодолении прямо-

угольного порога с высотой, значительно меньшей радиуса колеса.

Работа [2] посвящена изучению профильной проходимости автомо-

биля с учетом его тяговых возможностей. В данном случае было

учтено взаимодействие с вертикальным препятствием, размеры кото-

рого сопоставимы с радиусом колеса. Из-за сложности взаимодей-

ствия процесс был разбит на два этапа и записаны отдельные уравне-

ния равновесия сил для колес на горизонтальном участке и колес,

преодолевающих препятствие.

Очевидно, что рассмотренные методы трудно использовать при

имитационном компьютерном моделировании движения КМ. При

исследовании профильной проходимости КМ с помощью моделиро-

вания простейшим подходом является реализация контакта в точке

под колесом [3]. Также часто применяют метод, заключающийся

в представлении части колеса, контактирующего с грунтом, в виде

большого числа радиальных пружин. Подробнее этот метод и спосо-