Acronim: ireal

2.4.Dezvoltarea modulului de dinamică pentru simulatorul auto folosind platforma stewart

Pentru a dezvolta modulul de dinamică pentru simulatorul auto trebuie să determinăm mişcarea de ruliul al automobilului şi tangajul automobilului. Ruliul automobilului reprezinta rotaţia şasiului după axa longitudinală (de exemplu într-o curbă). Tangajul este rotaţia şasiului după axa transversală al automobilului (de exemplu la frânare). Ca să ajungem la formula ruliului şi al tangajului trebuie în primul rând să determinăm bilanţul de tracţiune al automobilului.

Bilanţul de tracţiune al automobilului reprezintă echilibrul tuturor forţelor care acţionează asupra acestuia la mişcarea rectilinie la plină admisiune a motorului.

Relaţia bilanţului de tracţiune este următoarea:

Unde reprezintă masa echivalentă al automobilului, este forţa la roată, stă pentru rezistenţa drumului, iar este rezistenţa aerului.

Masa echivalenta al automobilului poate fi descris cu următoarea formulă:

Unde este masa autovehiculului, reprezintă momentul de inerţie al motorului, momentul de inerţie a roţilor, este raportul de transmitere al transmisiei iar raza dinamică a roţilor.

Forţa la roată poate fi determinat cu formula:

Unde este cuplul motorului şi reprezintă randamentul transmisiei. Forţele de reyistenţă ale drumului sunt descrise prin formula următoare:

Unde este rezistenţa la rulare, iar este panta drumului. Forţa de rezistenţă a aerului are următoarea formulă:

Unde este densitatea aerului, este coeficientul de rezistenţă, este suprafaţa secţiunii transversale, iar este viteza autovehiculului. Din cele prezentate mai sus reiese că putem exprima acceleraţia automobilului cu următoarea formulă:

Într-un mod simplificat, tangajul () poate fi determinat în funcţie de acceleraţia autovehiculului cu următoarea formulă:

Unde este o constantă care determină rotirea şasilului după axa transversală. Ruliul () poate fi determinat în funcţie de viteza tangenţială al autovehiculului () şi unghiul de rotire a roţilor viratorii () cum urmează:

În acest caz este o constantă care determină rotirea şasilului după axa longitudinală, iar este ampatamentul autovehiculului.

3.aplicaţii demonstrative pentru prototipare virtuală

3.1.Prototiparea virtuală al suspensiei autovehiculului

La dezvoltarea modelului complet de automobil s-a pornit de la modelul CAD pe baza căruia a fost dezvoltat modelul multicorp folosind ca mediu de lucru programul Matlab/SimMechanics încorporând suspensiile din faţă şi spate, de tipul independent şi sistemul de direcţie cu pinion şi cremalieră.

Cu aceste elemente, modelul Simulink al automobilului realizat de către autor este prezentat în figura 5.9. În figură se pot observa blocuri care modelează roţile, suspensia, şasiul, sistemul de direcţie şi conducătorul. Roţile autovehiculului (fig. 5.9, 1, 2, 3, 4) sunt conectate la blocurile care modelează suspensiile roţilor (fig. 5.9, 5, 6, 7, 8). Blocul care modelează sistemul de direcţie (fig. 5.9, 11) este conectat de roţile din faţă, de blocul care simulează conducătorul (fig. 5.9, 12) şi de blocul şasiului (fig. 5.9, 10). Blocurile de suspensie sunt conectate la blocul sub-şasiului (fig. 5.9, 9) şi de blocul şasiului.

Fig. 3.13. Modelul multicorp al automobilului, dezvoltat în SimMechanics

Modelul de automobil foloseşte modelul de pneu prezentat în subcapitolul 5.1.2. Blocul de conducere controlează viteza unghiulară a roţilor şi rotaţia volanului.

Punctele de conexiune din suspensie au fost introduse parametrizat, iar datele sunt citite dintr-un fişier Matlab (prezentat în ANEXA 1). În acest fel, se pot modifica cu uşurinţă poziţiile conexiunilor elementelor din arhitectura suspensiei şi astfel se poate testa rezultatul prin simularea pe calculator.