升降维修车六轮摆臂底盘防倾翻仿真硏究仿真平台介绍     升降维修车出租, 升降维修车租赁, 升降维修车公司    仿真模型构造首先，在Ｓｏｌｉｄ以ｏｒｋｓ环境下建立六轮摆臂底盘的虚拟样机模型，将建立好的底盘模型保存为ｘｔ格式，利用Ｓｏｌｉｄ以ｏｒｋｓ和ＡＤＡＭＳ之间的软件接口导入到ＡＤＡＭＳ的环境下，在ＡＤＡＭＳ环境中对底盘的虚拟样机模型进行零件的合并与材料属性的添加，然后根据构件之间的相对运动情况添加相应的约束和运动函数，最后建立需要的外界环境（包括路面环境和重力加速度方向）定义及选择合适的动力学算法。  在ＡＤＡＭＳ环境下将导入的虚拟样机模型进行零件的合并，和并原则如下：整个底盘的外部导入部分分为８个部分，分别是：前机架总成，后机架总成，左上摆摆臂、右上摆摆臂、左人形摆臂、右人形摆臂、左后摆臂、右后摆臂。每个部分中相同材料并且相连的部分进行合并，如前后机架的铅型材部分，并将每一部分的材料添加到相应的属性当中。随后导入轮胎模型，轮胎是底盘动力学仿真的关键，在ＡＤＡＭＳ／ｖｉｅ以中常用的轮胎模型主要有两个：分别是Ｆｉａｌａ轮胎模型和ＵＡ轮胎模型。两种模型具备构成轮胎模型的基本参数（垂直刚度、垂直阻尼、滑移刚度、侧偏刚度等等）其区别在于ＵＡ模型在Ｆｉａｌａ轮胎模型的基础上増加了侧向滑移误差、纵向滑移误差和松弛长度等参数，但林区作业底盘由于速度行驶低，侧向滑移不明显，为了简化算法选择Ｆｉａｌａ轮胎模型。ＡＤＡＭＳ软件导入轮胎模型的同时需要导入路面模型， 为了更方便更真实的反应林区路面情况，本文选择３Ｄ＿ｇｒｉｄ路面作为路面模型，路面摩擦系数为０．９，根据仿真的需要设定不同的路面起坡度环境。 导入轮胎和路面之后对底盘虚拟样机的各部件进行约束，约束原则如下：８个活动部件中不同材料属性之间的部分通过固定副连接到一起；活动部件之间通过单自由度旋转副连接到一起；电动推杆连接处采用单自由度旋转副，电动推杆自身的两部分采用移动副；轮胎与摆臂之间采用单自由度旋转副连接。然后选择重力加速度方向为垂直路面向下的方向，在设置求解器中，选择动力学积分求解器有多种，按照刚性非刚性、定步长变步长、单阶多阶分类，本文选用的积分求解器为ＧＳＴＩＦＦ，该求解器为刚性、多步、变阶、变步长积分器，积分格式有Ｈ７６种为分别为１３、ＳＩ１和ＳＩ２。其中ＳＩ１的缺点是对摩擦和接触模型敏感，一旦有摩擦和接触模型存在就会大大增加计算的复杂程度，Ｓ的缺点在于要求速度函数必须光滑可微分，如果出现速度突变就会造成积分扩散，导致积分失败，为了减少仿真错误率采用Ｂ积分。在ＡＤＡＭＳ环境下添加系统的输入量（控制变量）和输出量（测量变量）。其中输入量包括６个轮胎的旋转速度，７个电动推杆的伸缩速度；输出量包括摆臂的摆动角度、前机体的侧倾和前倾角度及前机体侧倾和前倾的角加速度，最后将所建立的模型通过机械系统导出，目标软件选择ｍａｔＭ），分析类型为非线性，在ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下搭建底盘防倾翻控制系统，如團所动态防倾翻策略与静态防倾翻策略设置在同一个控制模块当中，该横块中有一个判定值与一个判定函数相连，通过该判定值的判定来选择底盘调整为动态调整或静态调整，将调整后的输出量作为输入量反馈到ＡＤＡＭＳ模块当中，实现相应的控制要求。

      为了验证控制系统的正确性，对摆臂底盘的防倾翻进行仿真，将底盘的王况分为４种，分别为纵坡直行、侧破直行和障碍碰撞。在ＡＤＡＭＳ环境下添加纵向坡度的路面函数，上坡坡长为６ｍ，宽度为８ｍ，坡度定义为２０°，路面的摩擦系数设定为０．９，分两组仿真，一组采取静态控制策略进行调控，另一组不进行摆臂调控，仿真下的轮胎驱动转速.    底盘初始的稳定度为５１．７°，是由底盘的侧向稳定度决定的，随着底盘前轮行驶到纵坡上时，底盘机身会发生相应的倾斜，底盘沿后轴的纵向稳定度则会不断减小，在最初上坡的最初阶段由于轮胎与路面的受力突然増加导致轮胎下陷，底盘的稳定度会稍微有所上涨，但随着底盘爬坡，底盘的稳定度会急速下降，直到底盘后轴轮胎上坡后，底盘的稳定度趋于稳定。当前轮达到坡顶后由于后轮的驱动，前轮继续前行并腾空，导致车身晃动，所计算得到的稳定度也会随之产生较大的波动，可以根据波动曲线来判断前轮到达坡顶的时间，在Ｈ种驱动速度条件下分别为：１０．８ｓ，５．７ｓ和３．８ｓ根据设定的稳定度阔值，以上Ｈ种驱动速度条件下，触发稳定度调整策略的时间分别为３．４ｓ，１．９ｓ和１．５ｓ。通过对调整前后稳定度的对比分析可以看出，经过静态控制策略的调控，底盘的平均稳定度和最终稳定度都得到了提高，但在不同的轮胎驱动速度下，底盘的稳定度提升程度有所不同，随着驱动速度的提升，底盘稳定度的提升程度是在降低的。结合摆臂角度变化可以看出受推杆速度的限制，底盘在轮胎转速６０ｒ／ｍｉｎ和１２０ｒ／ｍｍ爬坡过程中，摆臂角度并没有达到最佳位置，从而影响了底盘稳定度的进一步提升。受底盘本身调整范围和坡度的限制，摆腎调整没有达到所设的稳定度阔值４６°。总结纵坡仿真得到的数据可以得出，经过调整后底盘的稳定度得到了相应的提升，在底盘低速运行过程中，摆臂角度调整时间长，稳定度的调整比较充分。

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      无障碍侧破缓慢直行仿真,   在ＡＤＡＭＳ环境下添加侧向坡度的路面函数，路面总长度为１５ｍ，最大侧向坡度路面长度７．５ｍ，最大侧向坡度２０°，在路面长度０－７．５ｍ的范围内路面的侧向坡度均匀递进增加，路面的摩擦系数设定为０．９，底盘初始位置在坡度之下，与纵坡仿真过程一样，侧坡稳定性仿真也分两组，一组采取静态控制策略进行嗎控，另一组不进行摆臂调控，底盘在侧坡行驶的过程中由于侧向坡度的变化，导致直行过程中左右轮胎的行驶速度不同，左右两侧轮胎应差速行驶，为了减少轮胎差速造成的误差，在设置轮胎转速的时候只对后机架两轮轮胎进行速度设置，前机架轮胎设为随动。轮胎驱动转速分别为１８０°／ｓ，３６０°／ｓ和７２０°／ｓ，稳定度阔值设为／Ｕ＝４８°，分别得到不同速度下稳定度的变化、机身侧向倾角变化和各摆臂摆角的变化.    当底盘前轮行驶到侧坡，底盘机身会发生相应的倾斜，底盘的侧向稳定度会缓慢减小，当后轮行驶到侧坡的最初阶段，由于后轮的提升底盘的稳定度会稍微有所上涨，但随着坡度的增加，底盘的稳定度将会随着坡度的变化逐渐平稳下降，当前轮达到侧向最大坡度时，后轮继续转动导致前轮继续前行并腾空，导致车身晃动，所计算得到的稳定度也会随之产生较大的波动，可以根据波动曲线来判断前轮到达最大坡度（７．５ｍ坡段）的时间，在三种驱动速度条件下分别为；１３．６ｓ，７．１ｓ和４．４ｓ。根据设定的稳定度阀值，以上兰种驱动速度条件下，触发稳定度调整策略的时间分别为６．４ｓ，３．４ｓ和２．４ｓ。 在ＡＤＡＭＳ环境下导入障碍物，障碍物的尺寸为１．４ｘ（Ｕｘ〇．〇８（ｍ），障碍物设为刚体且与路面固定，与前轮轮也距离为２ｍ，底盘的前轮双轮在行驶过程中可与障碍物同时碰撞接触。由于提出了Ｈ种动态稳定度预防与调整的思想，所以本小节分Ｈ种情况对底盘的碰撞进分析。

      第一种情况针对底盘轮胎不同的驱动速度，分析碰撞对于底盘倾翻速度、倾翻轴稳定度的影响。轮胎驱动转速分别设置为９０ｒ／ｍｉｎ、１０５ｒ／ｍｉｎ、１２０ｒ／ｍｉｎ、１５０ｒ／ｍｉｎ、和１８０ｒ／ｍｉｎ，对以上五种情况进行底盘的碰撞仿真，得到碰撞后的底盘倾翻速度以及倾翻轴稳定度，１８０ｒ／ｍｉｎ的驱动碰撞下，底盘的最大倾翻速度为１６４°／ｓ，最低稳定度为３２°，腾空时间化７３ｓ，当速度减少到９０ｒ／ｍｉｎ时，底盘最大倾翻速度为７６°／ｓ，最低稳定度为５２°，腾空时间为化３５ｓ。通过分析可看出底盘轮胎的驱动速度对于底盘碰撞所产生的倾翻角速度影响比较湿著，并直接影响底盘的倾翻稳定度。  第二组研究不同初始状态下碰撞对于底盘倾翻稳定度的影响，根据底盘的调整范围，底盘的最大后轴稳定度可调整到６６°，该组只针对最大后轴稳定度状态和底盘初始状态两种情况进行仿真，初始轮胎驱动速度都为１８０ｒ／ｍｉｎ，由于初始速度相同，所以两组的倾翻角速度相同。通过初始状态的改变底盘的最低稳定度。 第三组研究腾空过程中推杆调整对于底盘倾翻角速度和稳定度的影响，底盘的初始状态不变，初始速度为ＩＳＯｒ／ｍｉｎ，推杆的最大加速度分别设为Ｏ．ｌｍ／ｓ２、０．２ｍ／ｓ２和８５０．３ｍ／ｓ２，设置控制系统中的ＴＴＲ阔值为１０ｓ，当底盘达到倾翻阔值的时候对摆角推杆进行加速度控制，经过仿真得到相应倾翻速度与稳定度的变化曲线如图６－１６、６－１７。底盘初始的倾翻角速度没有改变，底盘在电动推杆最大加速度为〇．３ｍ／ｓ２的时候的腾空时间减少到０．７ｓ，最低稳定度提高到３３．１°。在整个动态调整过程中，驱动减速、稳定度调整以及倾翻轴摆角加速的原理都是可行的，底盘的稳定度以及底盘的倾翻角速度都得到了相应的调整，底盘的稳定性得到了改善，但是对比起来，底盘驱动减速的效果最好，因为驱动速度是影响底盘倾翻加速度的主要原因。其次是调高底盘稳定度，可以在一定程度上提高底盘的临界倾翻加速度从而提高底盘稳定性。摆角加速度腾空调整的效果是最不明显的，主要由于腾空时间短暂，以及执行机构加速度的限制。所以该六轮摆臂底盘在林区行驶的过程中应在控制行驶速度的同时以静态稳定性调整作为主要调整策略。同时该仿真证明了仅靠主动摆臂调整来实现腾空的动态调整是远远不够的，还需要其他的机构来实现底盘稳定性瞬时改进。

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