[發明專利]一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動力學建模方法

有效

• 申請號: 201810475810.0
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108733917B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 劉夫云;張智聰;楊超;伍建偉;趙亮亮
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 周雯

1.一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動力學建模方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

1)建立載貨汽車動力學模型中力學元件的傳遞矩陣，并以庫的形式存儲，以便調用；

2)對載貨汽車進行合理的假設，得到具有載貨汽車特點的剛柔耦合動力學模型，并確定載貨汽車動力學模型的物理參數、力學參數和外形尺寸參數；

3)基于多體系統傳遞矩陣法理論，確定步驟2)中載貨汽車動力學模型的元件編號、傳遞方向和切割位置；

4)基于模塊化建立載貨汽車的傳遞矩陣方法，把載貨汽車分割成前簧下質量、后簧下質量、車架總成和駕駛室及座椅系統四大子模塊，并利用步驟3)和調用步驟1)的庫，進行子模塊傳遞矩陣的建立，通過拼裝得到載貨汽車動力學模型的總傳遞矩陣，建立載貨汽車動力學模型；

5)在頻域內，通過路面譜輸入，根據隨機振動理論，對步驟4)所建立的載貨汽車動力學模型，進行動態特性分析，得到駕駛室座椅底部中心的加速度功率譜密度曲線；

步驟1)中，建立的力學元件傳遞矩陣包括集中質量塊矩陣、彈簧矩陣、多輸入單輸出的平面剛體矩陣、歐拉伯努利梁矩陣和虛擬剛體矩陣，其傳遞矩陣分別為：

所述集中質量塊矩陣為：

所述彈簧矩陣為：

所述多輸入單輸出的平面剛體矩陣為：

式中

所述歐拉伯努利梁矩陣為：

式中

所述虛擬剛體D1包括一端為梁輸入，另一端為彈簧輸入；并且梁的連接點作為第一輸入點，另一端輸出為梁的虛擬剛體，

所述虛擬剛體D2包括兩根梁輸入，一個彈簧輸出；

所述虛擬剛體D3包括一根梁和兩個彈簧輸入，一根梁輸出；

2.根據權利要求1所述的一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動力學建模方法，其特征在于，步驟2)中，所述的合理假設為：

(1)貨車做勻速直線運動；

(2)貨車不考慮來自x,z方向的外部激勵，即竄動、晃動及橫擺位移較小可忽視，重點分析部件的垂向運動和繞x,z的轉動；

(3)靜止時，貨車保持在平衡處產生微小的振幅；

(4)貨車駕駛室僅有三個自由度，忽略其變形影響；

(5)貨車零部件的剛度和阻尼都為線性，即線性的剛柔耦合載貨汽車動力學模型；

(6)車架部分僅考慮最主要受力的4根橫梁與2根縱梁，僅考慮歐拉梁的扭轉和彎曲變形；

(7)駕駛者與座椅的總質量，在模型中以集中質量塊表示；

(8)忽略發動機整體對貨車動力學仿真的影響；

(9)車架總成和駕駛室分別關于各自中性面對稱；

(10)路面的不平度沖擊為平穩隨機高程，僅對車輪與地面的接觸點上進行輸入；

所述物理參數包括質量、轉動慣量，力學參數包括剛度、阻尼、抗彎剛度、抗扭剛度和材料密度；所述外形尺寸包括輪胎半徑、輪距、懸架位置、各梁的位置和駕駛室懸置位置。

3.根據權利要求1所述的一種基于傳遞矩陣的載貨汽車動力學建模方法，其特征在于，步驟3)中，所述的載貨汽車動力學模型的元件，包括虛擬剛體元件、彈簧元件、剛體元件、彈簧阻尼器元件、梁元件以及邊界部分，所述虛擬剛體元件包括u₁、u₂、u₃、u₄、u₅、u₆、u₇、u₈、u₉、u₁₀、u₁₁和u₁₂，所述彈簧元件包括1、2、3、4，所述剛體元件包括5、6、25，所述彈簧阻尼器7、8、9、10、21、22、23、24、26，所述梁元件包括11～20、19、16的梁元件被分成三部分，以19p1、19p2、19p3、16p1、16p2、16p3進行編號，所述邊界部分包括路面、頂端輸出邊界下標編號為0。