Разработка методики создания динамической математической модели квадрицикла для расчёта на ранних стадиях проектирования нагрузок, действующих на раму и ходовую часть

Введение (постановка задачи и актуальность). Для создания конкурентоспособных транспортных средств в современных условиях важно иметь возможность определять нагрузки,
возникающие в их силовых элементах на ранних стадиях проектирования. Создание динамических математических моделей транспортных средств позволяет решить данную задачу.

Цель исследования: разработка методики создания динамической математической модели квадрицикла, позволяющей определять нагрузки, действующие на его силовые элементы для заданных условий эксплуатации.

Методология и методы. В статье представлена методика создания динамической математической модели колёсной машины (квадрицикла) с использованием математической модели, созданной в программе моделирования динамики твёрдых тел, экспериментального исследования реального объекта для верификации математической модели и показан пример прочностного расчёта рамы с использованием нагрузок, полученных в результате компьютерного моделирования.

Результаты и научная новизна. На примере утилитарного квадрицикла представлены основные этапы разработки его динамической математической модели, учитывающие особенности конструкции и условия эксплуатации. Выявлены основные исходные данные, необходимые для создания динамической математической модели мотовездехода. Для подтверждения адекватности разработанной динамической модели проведена серия экспериментов на полигоне. Результаты, полученные с помощью моделирования и после сравнения с экспериментальными данными, имеют высокую сходимость, что свидетельствует об адекватности разработанной динамической модели мотовездехода.

Практическая значимость. Представленная методика позволяет проводить виртуальные эксперименты для определения нагрузок, действующих на основные элементы конструкции, для последующих прочностных, оптимизационных расчётов и расчётов долговечности.

1. Характеристики квадрицикла РМ 650-2. URL: http: //go-rm.ru/rm650-2_data.html (дата обращения 01.04.2021).

2. Кушвид Р. П. Шасси автомобиля. Конструкция и элементы расчёта: учебник. - М.: МГИУ, 2014. - 555 с.

3. Проектирование полноприводных колёсных машин: Учебник для вузов: В 3 т. / Б. А. Афанасьев, Б. Н. Белоусов, Г. И. Гладов и др.; Под ред. А. А. Полунгяна. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.

4. Ryan R. R. ADAMS // In Supplement to Vehicle System Dynamics. - 1993. - Vol. 22. - P. 144-152.

5. Kotiev G. O., Padalkin B. V., Kartashov A. B., Dyakov A. S. Designs and development of Russian scientific schools in the field of cross-country ground vehicles building // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2017. - Vol. 12. - No. 4. - P. 1064-1071.

6. Горелов В. А., Падалкин Б. В., Чудаков О. И. Математическая модель прямолинейного движения по деформируемой опорной поверхности двухзвенного седельного автопоезда с активным полуприцепным звеном // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Машиностроение. - 2017. - № 2 (113). - С. 121-138.

7. Dempsey M., Fish G., Juan Gabriel Delgado Beltran J. G. D. High fidelity multibody vehicle dynamics models for driver-in-the-loop simulators / Proceedings of the 11th International Modelica Conference September 21-23, 2015, Versailles, France. - P. 273-280.

8. Farid M. L. Fundamentals of multibody dynamics: theory and applications. - Birkhauser, 2006.

9. Bremer H. Elastic Multibody Dynamics. - Springer Science+Business Media, B.V., 2008.

10. Vdovin D. S., ChichekinI.V., Ryakhovskii O. A. Quad bike frame dynamic load evaluation using full vehicle simulation model // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2019. - Vol. 589. - Issue 1. - Art. no. 012025.

11. Вдовин Д. С., Чичекин И. В., Левенков Я. Ю. Прогнозирование усталостной долговечности элементов подвески полуприцепа на ранних стадиях проектирования // Труды НАМИ. - 2019. - № 2 (277). - С. 14-23.

12. Чичекин И. В., Левенков Я. Ю., Зуенков П. И., Максимов Р. О. Формирование закона управления углом поворота рулевого колеса для поддержания заданной траектории движения автомобиля. - Труды НАМИ. - 2019. - № 3 (278). - С. 53-61.