Modelado de vehiculos automoviles mediante tecnicas simbolicas y numericas

PROGRAMA DE DOCTORADO: Ingeniería Mecánica y de Materiales

Trabajo de Investigación I

MODELADO DE VEHÍCULOS AUTOMÓVILES MEDIANTE TÉCNICAS NUMÉRICAS Y SIMBÓLICAS. ESTUDIO DE LA INTERACCIÓN TERRENONEUMÁTICO

AUTOR: Luz Adriana Mejía Calderón PROFESOR: Francisco Valero CURSO: 2006/2007

Modelado de Vehículos Automóviles

TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN 1. INTRODUCCIÓN 2. MODELO DINÁMICO 2.1MODELADO SIMBÓLICO 3 4 5 5 6 8 10 14 20 21 22 23 25 25 25 25 30 32 32 34

2.1.1. TOPOLOGÍA 2.1.2. SISTEMAS DE REFERENCIA Y DIMENSIONES 2.1.3. ECUACIONES DE RESTRICCIÓN 2.1.4. ECUACIÓN DE MOVIMIENTO 2.1.5. FORMULACIÓN AUMENTADA 2.1.6. FORMULACIÓN AUMENTADA PARA INTEGRACIÓN 2.1.7. ESTABILIZACIÓN DE RESTRICCIONES 2.2. MODELADO MEDIANTE SOFTWARE DE SIMULACIÓN 3 ESTUDIO DE LA INTERACCIÓN TERRENONEUMÁTICO 3.1. CINEMÁTICA DEL NEUMÁTICO 3.1.1. SISTEMAS DE REFERENCIA 3.1.2. CINEMÁTICA 3.2. DINÁMICA DEL NEUMÁTICO 3.3. APLICACIÓN Y LIMITES DE MODELOS DE NEUMÁTICOS EN SIMULACIÓN MULTICUERPO. 3.3.1. CLASIFICACIÓN DE LOS MODELOS DE NEUMÁTICO 3.3.2. MODELOS NUMÉRICOS PARA LA SIMULACIÓN DE LA INTERACCIÓN TERRENO – NEUMÁTICO

4. MODELADO MEDIANTE SOFTWARE DE MBS (ADAMS) APLICANDO UN MODELO DENEUMÁTICO FIALA. 4.1. FUNDAMENTOS DE LOS CODIGOS MULTICUERPO 4.2. MODELO MEDIANTE ADAMS 5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1. MODELOS SIMBÓLICOS 5.2. SIMULACIÓN EN ADAMS DEL VEHÍCULO UTILIZANDO UN MODELO DE NEUMÁTICO. 6. CONCLUSIONES 7. REFERENCIAS ANEXO I 55 59 60 62 38 39 40 50 50

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RESUMEN
Como continuación de la línea de trabajo del área sobre Identificación deParámetros Dinámicos en sistemas mecánicos de cadena cinemática cerrada se pretende abordar la identificación de parámetros en vehículos automóviles. Paso previo al desarrollo del problema de identificación, en este trabajo se desarrollan por procedimientos simbólicos utilizando parámetros de Euler, dos modelos dinámicos para un cuarto de vehículo de un robot móvil del que se dispone en ellaboratorio de Robótica. Estos modelos servirán para validar posteriores resultados y establecer las bases para futuros desarrollos. En uno de los modelos obtenidos empleando programas de álgebra simbólica se aplica la estabilización de Baumgarte. La validación de los modelos se realiza mediante comparación con los resultados derivados del modelado mediante software de simulación multicuerpo (MSC. ADAMS),donde se observa un comportamiento satisfactorio para el modelo estabilizado y una violación grande de las restricciones para el modelo no estabilizado. Así mismo, se estudia la interacción terreno-neumático y los diversos modelos matemáticos empleados en la dinámica del mismo. Se modela el robot móvil mediante un programa de simulación multicuerpo aplicando un modelo de neumático FIALA para unestado de tracción.

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1. INTRODUCCIÓN
Una de las dificultades al realizar el modelado dinámico de cualquier sistema multicuerpo es la difícil manipulación de las complejas expresiones obtenidas, sea cual sea el principio de la dinámica aplicado. En la actualidad y gracias a los procedimientos simbólicos es posible no solo reducir dichas expresiones sinotambién abordar el proceso de modelado analítico con las ventajas propias de las formulaciones recursivas. En el caso de sistemas de cadena cinemática cerrada, donde se utilizan los multiplicadores de Lagrange, como es el caso del vehículo, el modelado simbólico representa una enorme ventaja ya que permite seguir paso a paso la obtención de las expresiones de la misma manera que se haríamanualmente. Aprovechando estas ventajas se hace más fácil la utilización de los parámetros de Euler para describir la orientación de los elementos, situación que disminuye la posibilidad de problemas de singularidad asociados a la representación en tres parámetros. Así mismo, en los últimos años se han desarrollado programas computacionales para el análisis de sistemas multicuerpos (MBS) que permiten...