Контакт колеса модели в автомобиле

В этом примере показано, как создать систему, которая моделирует колесо, катящееся по наклонной плоскости при помощи блока Spatial Contact Force.

Смоделируйте прокручивающееся колесо

Создать новую модель Simscape™ Multibody™, в командной строке MATLAB^®, введите:

smnew % create new Simscape Multibody model

Сохраните свою модель.

В модели добавьте:

Блок Rigid Transform
Один блок 6-DOF Joint
Один блок Cylindrical Solid
Один блок Spatial Contact Force

Удалите Scope, PS-Simulink Converter и блоки Simulink-PS Converter. Переименуйте и соедините блоки как показывающий на следующем рисунке.

Присвойте эти свойства Местоположению Колеса:

Property	Значение
Rotation> Method	`Aligned Axes`
Rotation> Pair 1> Follower	`+Z`
Rotation> Pair 1> Base	`-Y`
Rotation> Pair 2> Follower	`+X`
Rotation> Pair 2> Base	`+X`
Translation> Method	`None`

Присвойте эти свойства Сползать Наклонная поверхность:

Property	Значение
Rotation> Method	`Standard Axis`
Rotation> Axis	`+Y`
Rotation> Angle	`5 deg`
Translation> Method	`Cartesian`
Translation> Offset	`[30 0 -15] cm`

Присвойте эти свойства Цилиндрическому Колесу:

Property	Значение
Geometry> Radius	`5 cm`
Geometry> Length	`4 cm`
Geometry> Export> Entire Geometry	`selected`
Inertia> Type	`Calculate from Geometry`
Inertia> Based on	`Density`
Inertia> Density	`650 kg/m^3`
Graphic> Type	`From Geometry`
Graphic> Visual Properties	`Simple`
Graphic> Visual Properties> Color	[0.6 0.0 0.0]
Graphic> Visual Properties> Opacity	1.0
Frames> Show Port R	`selected`

Присвойте эти свойства Inclined Plane:

Property	Значение
Geometry> Dimensions	`[90 20 5] cm`
Geometry> Export> Entire Geometry	`selected`
Inertia> Type	`Calculate from Geometry`
Inertia> Based on	`Density`
Inertia> Density	`1000 kg/m^3`
Graphic> Type	`From Geometry`
Graphic> Visual Properties	`Simple`
Graphic> Visual Properties> Color	[0.4196 0.5569 0.1373]
Graphic> Visual Properties> Opacity	1.0
Frames> Show Port R	`selected`

Присвойте эти свойства Силе контакта:

Property	Значение
Normal Force> Stiffness	`1e6 N/m`
Normal Force> Damping	`1e3 N/(m/s)`
Normal Force> Normal Force: Transition Region Width	`1e-4 m`
Frictional Force> Method	`Smooth Stick-Slip`
Frictional Force> Coefficient of Static Friction	0.3
Frictional Force> Coefficient of Dynamic Friction	0.3
Frictional Force> Critical Velocity	`0.01 m/s`
Sensing> Separation Distance	`unselected`
Sensing> Normal Force	`unselected`
Sensing> Frictional Force Magnitude	`unselected`

На вкладке Modeling выберите Model Settings> Model Settings, чтобы открыть Параметры конфигурации. В панели Решателя, под Solver details, обновляют следующее:

Max step size:	`1e-3`
Absolute tolerance:	`1e-3`

На данном этапе и блок Cylindrical Wheel и блок Inclined Plane должны иметь порт геометрии. Как показано на рисунке, соедините порты геометрии Наклонной плоскости и Цилиндрических блоков Колеса к основе и порты последователя блока Spatial Contact Force, соответственно.

На вкладке Simulation нажмите Run. В окне MATLAB открывается панель Mechanics Explorer, и вы видите, что цилиндрическое колесо катится по поверхности.

Смоделируйте автомобиль бампера

Процесс моделирования, описанный выше, может использоваться, чтобы разработать более сложные модели, которые включают силы контакта. Видеть более сложную модель, в командной строке MATLAB, введите:

sm_bumper_car  % open Simscape Multibody bumper car model

Открытый Bumper Car Playset.

Модель сделана из двух структур: Автомобиль и Структура Пандуса. Блоки Spatial Contact Force, которые используются, чтобы смоделировать силы контакта между каждым колесом автомобиля и пандусами, помещены в корпус в Car to Ramp подсистемы.

Чтобы симулировать модель, во вкладке Simulation, нажимают Run. В Mechanics Explorer вы видите, что автомобиль бампера катится по нескольким пандусам.

Документация