Исследование динамики движения многоногой статически устойчивой шагающей машины с движителями на основе цикловых механизмов

• Автор: Малолетов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 187 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ШАГАЮЩИХ МАШИН
1.1.Актуальность создания, классификация, проблемы разработки и использования шагающих машин
1.2. Анализ экспериментальных образцов
1.3. Математические модели, применяемые для исследования шагающих машин
1.4. Обоснование выбранной схемы шагающей машины н шагающего движителя. Постановка задачи
2. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ШАГАЮЩИХ ДВИЖИТЕЛЕЙ
2.1. Методика
2.2. Кинематический анализ четырёхзвенного механизма шагания
2.3. Кинематический анализ шестизвенного механизма шагания
2.4. Кинематический анализ редуктора-корректора на основе
универсального шарнира Гука
2.5. Кинематический анализ редуктора-корректора в виде четырёхзвенного механизма
2.6. Динамический анализ четырёхзвенного механизма шагания
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ ДВИЖЕНИЯ ШАГАЮЩЕЙ МАШИНЫ ПО ПЛОСКОЙ ДЕФОРМИРУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ
3.1. Расчётные схемы
3.2. Определение нормальных составляющих реакций

3.3. Определение тангенциальных составляющих реакций
3.4. Дифференциальные уравнения плоскопараллельного движения
4. ПОЛЕВЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Цели исследований
4.2. Исследование динамики движения
4.3. Математическая обработка экспериментальных данных
4.4. Исследование тягово-сцепных свойств, проходимости и маневренности шагающих машин
4.3. Результаты полевых исследований
5. ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1. Методика численных экспериментов
5.2.Прямолинейное движение шагающей машины
5.3.Поворот шагающей машины одним бортом
5.4.Поворот шагающей машины двумя бортами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРОГРАММНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РАСЧЁТА ШАГАЮЩИХ МАШИН
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРИМЕР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПРИМЕРЫ РАСЧЁТОВ ИССЛЕДУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ДВИЖЕНИИ ШАГАЮЩЕЙ МАШИНЫ

Введение
Одной из характерных тенденций современного транспортного машиностроения является повышение требований по проходимости машин с целыо освоения труднодоступных территорий. Наземные транспортные средства с традиционными колёсными и гусеничными движителями не могут обеспечить возможность движения по значительной части земной поверхности. В то же время, животные и человек могут передвигаться по земной поверхности почти без ограничений. Поэтому является актуальным создание наземных транспортных средств высокой проходимости на основе нетрадиционных движителей, в том числе шагающих.
Использование механизмов шагания в качестве движителей машины в совокупности с системой управления позволяет повысить профильную проходимость и перемещаться по сильнопересеченной местности. Такие шагающие машины условно называются машинами профильной проходимости. В то же время, для движения по относительно ровному грунту может быть эффективным использование шагающих машин, с движителями на основе простейших цикловых механизмов шагания, обеспечивающих фиксированное движение опорной точки (стопы) относительно корпуса. Такие машины условно называются машинами грунтовой проходимости. Отличаясь простотой конструкции и, следовательно, большей надёжностью, цикловые механизмы шагания могут обеспечить движение машины по слабонесущему грунту (болоту, песку) и по экологически ранимому почвенному покрову (пахота, тундра). Концепция машин грунтовой проходимости позволяет сохранить общие принципы управления традиционными транспортными средствами, что упрощает систему управления по сравнению с шагающими машинами профильной проходимости.
В связи с тем, что известные методики расчёта шагающих машин достаточно сложны, а необходимость разработки транспортных средств

изменения скоростей колёс на разных бортах (бортовой поворот). Однако наиболее распространённый способ осуществления поворота колёсных машин заключается в повороте управляемых колёс.
При рассмотрении динамики криволинейного движения внешние силы действующие на машину при прямолинейном движении дополняются боковыми силами и моментами сопротивления повороту.
Динамическая модель гусеничной машины дополняется сопротивлениями на трение в шарнирах гусеницы, удар звеньев об обод колеса, проскальзывание звеньев на ведущем колесе, удар в зубьях ведущего колеса, трение в подшипниках и опорных тактах. Для гусеничных машин рассматривается как правило только ведущий режим работы.
Рассматривается взаимодействие гусеницы с деформируемой опорной поверхностью. Горизонтальную составляющую реакции принято разделать на силу сцепления и силу сопротивления. Последняя в свою очередь разделяется на силы сопротивления деформациям грунта лобовым участком гусеницы и опорной частью гусеницы. При определении силы сцепления с грунтом учитываются трение между звеньями и грунтом, сдвиг и срез грунта зацепами.
Поворот гусеничных машин осуществляется бортовым способом. При этом динамическая модель дополняется боковыми силами и моментами сопротивления повороту.
Модель взаимодействия движителя с грунтом является ключевым вопросом при разработке математической модели динамики движения любого транспортного средства. При движении машины грунт подвергается смятию, сдвигу и срезу, кроме того, имеет место явление нагребания грунта. Разные авторы по разному описывают связь между напряжениями и деформацией грунта. Например, М.Г.Беккер [4] определяет связь между нормальным напряжением а и деформацией е грунта в виде: