Богатыренко Константин Иванович
д.т.н., ХПИ, Харьков, Украина
Савчук А.О.
студент, ХПИ, Харьков, Украина

УДК 629.113-592.113-597.5

Моделирование колебаний движущегося транспортного
средства в пакете VisSim

Аннотация: Розглянуто моделювання коливань транспортного засобу, який рухаеться по довільному профілю, за допомогою популярного пакету VisSim. Розроблено віртуальний стенд для дослідження руху багатоколісного транспортного засобу. Наведено результати моделювання.

Современные формализованные методы решения большинства инженерных задач только повышают роль инженерного чутья и знания фундаментальных физических свойств объектов. Умения анализировать эти свойства, правильно воспринимать и осмысливать результаты вычислений, учитывать трудно формализуемые факторы развиваются в учебной технической лаборатории, но этой экспериментальной компонентой обучения часто жертвуют ввиду недостатка времени и оборудования. Вот почему в последнее время возрастает интерес к виртуальным лабораториям, использование которых в учебном процессе отчасти разрешает это противоречие [1,2].

В данной работе рассматривается виртуальный стенд для исследования колебаний транспортной машины при движении по произвольному профилю. Такие машины относятся к сложным техническим системам, и их изучение занимает важное место в подготовке инженеров-механиков. Известно, что вынужденные колебания корпуса транспортной машины описывается уравнениями [3]:

где: ω2, ωφ – парциальные частоты незатухающих свободных колебаний; h , hω– коэффициенты затухания колебаний; a, b, C, f – коэффициенты связи; qj – амплитуды перемещений; lj – расстояние между первым и j-м катками.

Вычисления по формулам (1)-(5) могут быть без проблем выполнены, например, в пакете MathCad, но их результаты нуждаются в дальнейшей физической интерпретации и сами по себе не пробуждают в студенте мотивов познавательной деятельности. Авторы для такого пробуждения решили использовать анимацию результатов моделирования и остановили свой выбор на популярном пакете VisSim (бесплатная «студенческая» версия 3.0 занимает дискету).

На рис. приведены общий вид виртуального стенда и структура основной части VisSim-модели, составленной по уравениям (1)-(5). Ее выходные переменные - это Z (вертикальное перемещение центра масс) и Fi (угол поворота корпуса), а входные – матрицы жесткостей С, перемещений q и геометрических параметров l подвески. Дифференциальные уравнения (1)-(2) моделируются неявными схемами с интеграторами 1/S, для чего эти уравнения решены относительно требуемой координаты Z или Fi.


Для анимации колебаний транспортной машины при ее движении по произвольному профилю в предлагаемом виртуальном стенде было использовано стандартное средство анимации – блок рисования LineDraw по координатам начала и конца рисуемого на экране отрезка. При использовании даже такого скупого изобразительного средства, как отрезок, удалось получить весьма реалистичное изображение движущейся машины, манипулируя толщиной и цветом линии.

Использование общедоступного пакета VisSim в учебном процессе позволяет существенно сократить время, затрачиваемое на решение сложных прикладных задач, и уделить основное внимание собственно методам изучаемой теории и анализу полученных результатов [4].

Список литературы

  1. Соловов А.В. Виртуальные учебные лаборатории в инженерном образовании // Сб. Индустрия образования, вып.2. – М.: МГИУ, 2002. – С.386-392.
  2. Александров Є.Є., Богатиренко К.І. Чи замінять мультимедійні технологіі “крейду та дошку” у вузі? // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку. Матеріали другої міжнародної науково-практичної конференції 1-3 червня 2004 року. - Краматорськ: ДДМА 2004. – С.43-44.
  3. Колебания в транспортных машинах: Монография / Е.Е.Александров, Я.В. Грита, В.В. Дущенко и др. – Харьков: ХГПУ, 1996. – 256 с.
  4. Клиначёв Н.В. Моделирование систем в программе VisSim. Справочная система. – model.exponenta.ru.