2021-11-10
48Сделать модель колесной тележки собственного исполнения с четырьмя колесами. На тележкерасположитьспецнагрузку, например, манипуляционное звено, контейнер с перевозимым грузом; тип спецнагрузки - выбирается по варианту.
Назначить материал, для всех деталей и для сборки тележки в целом рассчитать массо-инерционные характеристики (в случае всей сборки рассчитать эти характеристики для нескольких взаимных положений деталей сборки, например, для нескольких положений звеньев манипулятора).
Можно использовать две схемы управления: 1) управление за счет разных угловых скоростей вращения, подаваемых на разные колеса; 2) за счет угловой скорости вращения вала двигателя, общей для одной пары (ведущих) колес, и поворотного механизма рулевых колес.
Выбрать тип схемы управления – по таблице 1 согласноварианту.
Выполнить следующие моделирования (исследования движений).
Задание 1. Промоделировать движение тележки по плоскому рельефу вдоль отрезка прямой линии из положения с нулевой скоростью, через разгон, режим движения с постоянной скоростью и до торможения в ноль.
Задание 2. Промоделировать движение тележки по плоскому рельефу вдоль отрезка прямой линии, переходящего в дугу окружности из положения с нулевой скоростью, через разгон, режим движения с постоянной скоростью и до торможения в ноль. Радиус дуги окружности и её угловой охват выбираются по таблице 1.
Задание 3. Промоделировать движение тележки по криволинейному рельефу при тех же выставленных функциях изменения скоростей двигателей, что и в Задании 1.
Задание 4. Промоделировать движение тележки по криволинейному рельефу при тех же выставленных функциях изменения скоростей двигателей, что и в Задании 2.
При выполнении каждого из указанных выше четырех заданий использовать следующий обобщенный алгоритм для одного исследования движения.
Алгоритм одного исследования движения.
Начало алгоритма
Сделать сцену для моделирования движения, создать рельеф, ввести силу тяжести. Ввести контакты между каждым колесом и рельефом, а также – между корпусом и рельефом (при наличии сложных движений с большим отрывом колес от земли). Назначить свойства контакта, используя предлагаемые по умолчанию материалы для взаимодействующих тел.
Позиционировать тележку в начальном положении так, чтобы колеса её касались подстилающей поверхности.
Ввести необходимые двигатели, вращающие ведущие колеса, а в случае наличия рулевых колес – также и двигатели для их отклонения из начальных положений.
Задать необходимые параметры решателя, в частности, выбрать нужное число дискретных отсчетов времени в течение одной секунды; выбрать время моделирования (физическое время) исходя из характера динамического процесса и целевого задания.
Запустить расчет. По окончании расчета получить и визуализировать результаты расчета, подлежащие получению согласно целевому заданию.
Конец алгоритма
В качестве конкретных целевых результатов моделирования получить: а) кривую перемещения центра масс всей тележки; б)временные зависимости координат положения этого центра масс со временем; в)выбрав предварительно точку на ободе одного из колес, жестко фиксированную на нем, простроить траекторию её движения; г)временные зависимости изменения мощностей всех двигателей, затрачиваемых ими на приведение в движение соответствующих элементов тележки, д) соответствующие временные зависимости для вращающих моментов каждого двигателя.
Сделать отчет по проделанному исследованию, который должен содержать: постановку задачи; описание процесса создания 3d-модели тележки, её отдельных деталей и сборки, этапов этого создания; описание построения математической модели движения колесной тележки с выбранной схемой управления на уровне её кинематики и программного управления; описание этапа моделирования движения тележки, с анализом результатов моделирования по каждому из четырех заданий, а также сопоставление этих частичных результатов, вывод по моделированию движения, ответ на вопрос: насколько хорошо согласуются полученные результаты с известными физическими представлениями; общий вывод по работе.
Примечание 1. Для представления целевой траектории движения использовать параметрические временные функции.
Примечание 2. Для выставления зависимости угловой скорости вращения от времени для каждого двигателя использовать соответствующие кинематические модели тележек: модель тележки с управлением дифференциалом, или модель с одной парой ведущих колес, вращающихся с одинаковой скоростью, и парой рулевых (поворотных) колес (значения их углов поворота несколько должны отличаться, но близки друг к другу). Для этого использовать соотношения, выражающие связь между угловыми скоростями вращения ведущих колес и – для случая наличия рулевого управления, - углами поворота рулевых колес, и характерными функциями параметрического представления целевой траектории движения, а также их производными по времени.
Примечание 3. Рекомендуемое программное обеспечение для создания 3d-модели и исследования её движений на уровне программного управления- SolidWorks.
Примечание 4. По каждому моделированию движения рекомендуется сделать анимационные видео, используя встроенные функции используемого приложения.
Примечание 5. Крайний срок сдачи работы – 05.10.21 г. Далее – защита работы с демонстрацией моделирования.
Таблица 1 – Выбор параметров для проектирования по вариантам:
Вторая колонка: выбор схемы управления колесной тележкой: 1 – с управлением с помощью рулевых колес; 2 – управление с помощью дифференциала угловых скоростей колес; третья колонка: радиус дуги окружности сегмента траектории в долях максимального линейного размера тележки d, и угол её охвата, в градусах; четвертая колонка – тип обобщенной спецнагрузки.
| ФИО студента | Схема управления | Радиус и угол охвата дуги окружности – элемента целевой траектории | Спецнагрузка |
| 3*d, 60 град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 3*d, 45град | Манипулятор с двумя звеньями | ||
| 4*d, 30град | Манипулятор с тремя звеньями | ||
| 2*d, 70град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 2*d, 50град | Манипулятор с четырьмя звеньями | ||
| 3*d, 100град | Манипулятор с тремя звеньями | ||
| 3,5*d, 120град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 2*d, 150град | Манипулятор с четырьмя звеньями | ||
| 2,5*d, 45град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 2*d, 90град | Манипулятор с двумя звеньями | ||
| 2,5*d, 120град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 3*d, 120град | Манипулятор с четырьмя звеньями | ||
| 2,5*d, 90град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 3*d, 70град | Манипулятор с чтремя звеньями | ||
| 4*d, 80град | Манипулятор с тремя звеньями | ||
| 5*d, 45град | Манипулятор с четырьмя звеньями | ||
| 3,5*d, 65град | Манипулятор с тремя звеньями | ||
| 4,5*d, 55град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 2,5*d, 85град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 4,5*d, 76 град | Манипулятор с двумя звеньями | ||
| 3*d, 67град | Манипулятор с тремя звеньями | ||
| 4*d, 120град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 2*d, 95град | Манипулятор с двумя звеньями | ||
| 2*d, 56град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 3*d, 45град | Манипулятор с четырьмя звеньями | ||
| 3,5*d, 55град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 2*d, 85град | Манипулятор с тремя звеньями | ||
| 2,5*d, 116град | Манипулятор с двумя звеньями | ||
| 2*d, 77град | Контейнер с перевозимым грузом | ||
| 2,5*d, 37град | Манипулятор с тремя звеньями |
