（1）发动机激励的确定

发动机激励是引起摩托车振动的原因之一，导致发动机稳态振动的主要原因是汽缸内周期变化的气体压力和活塞连杆曲柄机构运动时产生的惯性力。

本模型中建立了发动机多体动力学模型，发动机工作时汽缸内周期变化气体压力和连杆曲柄机构运动时产生的惯性力通过发动机悬置件传递给车架。

建立发动机实体模型，在MSC.Adams 中定义曲柄、连杆、活塞和发动机缸体的约束条件。 在ADAMS／VIEW 中，依照约束关系建立的动力学模型如图6.3 所示。

图6.3　曲柄连杆机构动力学模型

对模型施加气体作用力，以模拟发动机的实际工作。 发动机缸内的气体工作压力曲线利用燃烧分析仪测得，发动机6 000 r／min 的压力曲线如图6.4 所示。

图6.4　燃烧曲线

将缸压曲线施加到活塞上，并给曲轴施加随时间变化的曲轴转角，以此来模拟发动机的真实运动，模拟发动机对车架的作用力。

（2）路面激励的建立

基于MSC.ADAMS 建立多体动力学模型，采用时域法求解，模型激励为路面随机输入时间信号。 按照路面不平度功率谱采用三角函数法来生成路面随机位移数据。

对于时间长度为T 的随机信号，其功率谱密度S（f）（双边谱），可用下式生成伪随机数据：

式中　rnd——0～1 的均匀随机数。

若用单边谱G（f ），式（6.3）可表达为：

按照路面不平度表示方法的标准，路面不平度的时间谱密度为：

(www.daowen.com)

式中　n0——参考空间频率，n0 ＝0.1 m－1；

A——路面不平度系数，m2／m－1；

u——车速，m／s。

生成路面随机位移数据时，路面谱按ISO 规定的B 级路面，车速为常用车速60 km／h，频率范围为0.05～100 Hz。 生成的路面位移如图6.5 所示，图中虚线为随机数的均值，均值为零。 其功率谱密度和标准给定的功率谱密度的对比，如图6.6 所示。 实线为标准规定的功率谱密度，虚线为随机数的功率谱密度，可见二者吻合较好。 因此，该三角级数能很好地与路面激励相吻合。

图6.5　路面随机输入位移数据

图6.6　路面位移输入的功率谱密度

在ADAMS 中，不平的路面是由一系列三角形的平面单元组合成的一个三维表面。路面结构的空间模型如图6.7 所示，数字1、2、3 等表示节点（Node），这些节点的x、y 坐标要满足一定的规律，图中x 为摩托车前进方向，y 垂直向上。 通过编写MATLAB 程序使前面产生的随机数据作为路面y 向的不平度输入，z 坐标表示路面的宽度，由这些节点按一定的规律组成路面单元（Element），再给路面设置静摩擦系数和动摩擦系数。

下面给出了摩托车平顺性试验所需要的B 级路面模型。 该路谱节点数为43 008 个，有43 006 个三角形平面单元，路面宽度为2 m，如图6.8 所示。

通过以上各个部件的建立和约束的定义，在ADAMS 中建立了摩托车整车刚柔耦合动力学模型。 其模型如图6.9 所示。

图6.7　ADAMS 路面结构的空间模型

图6.8　B 级路面模型

图6.9　摩托车刚柔耦合多体动力学模型