[发明专利]一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法

说明书

技术领域

本发明属于自由运动或精确定位的设备技术领域，尤其涉及一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法，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。

本发明实施例是这样实现的，一种Mecanum万向轮滚子轮廓补偿和修正建模仿真的方法，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；