一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法技术

本发明专利技术公开了一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法，利用Mecanum设计的万向轮滚子轮廓几何方程计算滚子外廓坐标；根据坐标值，在三维实体软件中建立Mecanum万向轮的主要零部件，并完成装配；将模型导入力学仿真软件中，进行受力分析，得到滚子不同部位的载荷；建立滚子外壳有限元模型，包括材料参数，模型网格节点与几何计算坐标节点一致，将不同部位载荷分别逐段加载到滚子外壳，得到滚子轴截面母线上不同部位的变形；将母线上不同部位的变形值与理论计算的坐标叠加，得到补偿后的轮廓母线；用补偿后的数据设计Mecanum万向轮滚子，再进行仿真计算，验证补偿数值的正确性。本发明专利技术对滚子外轮廓廓进行变形补偿，使得外廓设计精确合理、行走过程平稳。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，利用Mecanum设计的万向轮滚子轮廓几何方程计算滚子外廓坐标；根据坐标值，在三维实体软件中建立Mecanum万向轮的主要零部件，并完成装配；将模型导入力学仿真软件中，进行受力分析，得到滚子不同部位的载荷；建立滚子外壳有限元模型，包括材料参数，模型网格节点与几何计算坐标节点一致，将不同部位载荷分别逐段加载到滚子外壳，得到滚子轴截面母线上不同部位的变形；将母线上不同部位的变形值与理论计算的坐标叠加，得到补偿后的轮廓母线；用补偿后的数据设计Mecanum万向轮滚子，再进行仿真计算，验证补偿数值的正确性。本专利技术对滚子外轮廓廓进行变形补偿，使得外廓设计精确合理、行走过程平稳。【专利说明】
本专利技术属于自由运动或精确定位的设备
，尤其涉及。
技术介绍
对于需要自由运动或精确定位的设备，如导弹托运装备、机器人、叉车等，精确运动到指定位置很重要。安装Mecanum万向轮，可以通过对四个万向轮旋转方向的控制，实现车辆在2D平面内的任意运动，即纵向、横向与旋转3个自由度的运动。但由于Mecanum万向轮结构较复杂,如果设计不精确，运行中会发生振动，影响车辆运动平稳性、可靠性。运行中Mecanum万向轮的滚子受载荷作用，会产生变形，从而造成Mecanum轮包络线动态不圆，引起运行震动。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供，旨在解决现有Mecanum万向轮滚子受载荷外廓变形引起运行不平稳的问题。本专利技术实施例是这样实现的，，围绕外缘Mecanum万向轮主体的中心车轮骨架，安装若干自由随动滚子，轴线与主体骨架垂直于轴线的中心平面成45°角；该Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法包括以下步骤:步骤一,利用Mecanum万向轮滚子轮廓几何方程计算滚子外廓坐标；Mecanum万向轮滚子母线轮廓为螺旋线，方程为:【权利要求】1.，其特征在于，围绕外缘Mecanum万向轮主体的中心车轮骨架，安装若干自由随动滚子，轴线与主体骨架垂直于轴线的中心平面成45°角；该Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法包括以下步骤: 步骤一,利用Mecanum万向轮滚子轮廓几何方程计算滚子外廓坐标;Mecanum万向轮滚子母线轮廓为螺旋线，方程为: 2.如权利要求1所述的Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法，其特征在于，在步骤四中，为使网格节点与理论计算坐标点一致，划分网格时给定网格长度值和段数，赋给滚子模型母线，在必要的节点上建立关键点，可保证节点网格划分与建模坐标点一致，以便仿真结果能够拾取节点变形，和理论值对应叠加。3.如权利要求1所述的Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法,其特征在于，在步骤六中，如果补偿轮廓后的滚子运行工况下，受载荷下仿真结果在前视基准面投影接近圆形，即接近方程+化-R + r)2-R2=O 0< V < r所示的曲线，说明补偿轮廓效果好，Mecanum车轮在受载运行时接近圆，行走会更平稳。4.如权利要求1所述的Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法,其特征在于，Mecanum万向轮的布置方式在前视基准面的投影为所有均布载荷的外轮廓组成的圆，运行中每个滚子工作方式为由一端接触地面，逐步到中间再到另一端，周围均布的滚子依次接触地面，进入 受载工作状态。【文档编号】G06F17/50GK103970588SQ201410191564【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日 【专利技术者】康少华, 张学玲, 侍才洪, 李洪振, 李春卉 申请人:中国人民解放军军事交通学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法，其特征在于，围绕外缘Mecanum万向轮主体的中心车轮骨架，安装若干自由随动滚子，轴线与主体骨架垂直于轴线的中心平面成45°角；该Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法包括以下步骤：步骤一，利用Mecanum万向轮滚子轮廓几何方程计算滚子外廓坐标；Mecanum万向轮滚子母线轮廓为螺旋线，方程为：12x2+(y-R+r)2-R2=0,0≤y≤r]]>2Rsinπnsinγ≤x<2R2-2(R-r)2]]>式中，x，y——滚子自身坐标系中滚子母线坐标值；R——Mecanum轮半径；r——滚子母线最大半径；γ——滚子轴与Mecanum轮轴螺旋角；n——组成Mecanum万向轮的滚子个数；给定R、r和γ值，能够计算出无数组满足条件的(x，y)，给定x初值和取值间隔，得到一系列满足精度要求的坐标值；由一系列坐标值绘制的曲线为滚子母线，通过母线绕轴旋转可生成滚子模型；步骤二，根据计算出的坐标值向量，在三维实体软件中建立Mecanum万向轮的主要零部件，并完成装配；步骤三，将模型导入力学仿真软件中，进行受力分析，得到滚子不同部位的载荷；将模型存为有限元软件能够导入的格式，建立有限元几何实体模型，根据实际情况赋材料和单元参数；滚子工作的一个周期中，不同部位受载，受载方向不同；将一个滚子工作周期分成若干阶段，各阶段给定适当的边界条件，分别进行受力分析，在各仿真计算结果中，选取典型部位，取得不同典型位置的载荷值，供下一步分析输入；步骤四，建立滚子外壳有限元模型，模型网格节点与几何计算坐标节点一致，将不同部位载荷分别逐段加载到滚子外壳，得到滚子轴截面母线上不同部位的变形；具体方法为：按照实际几何形状和参数建立滚子外壳实体模型，如步骤三导入有限元分析软件，选择单元和材料参数；步骤五，拾取与理论计算值横坐标相同点的变形量，存为补偿坐标向量，纵坐标取反值作为补偿量，与理论计算的坐标值向量叠加，即得到补偿后的轮廓母线一系列坐标值，补偿后的滚子轮廓在前视基准面的投影为不规则的圆形，得到补偿后的轮廓母线；步骤六，用补偿后的数据设计Mecanum万向轮滚子，再次按照步骤三进行仿真计算，验证补偿数值的正确性。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：康少华，张学玲，侍才洪，李洪振，李春卉，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事交通学院，
类型：发明
国别省市：天津;12