(1) 随机路面的生成
目前,构建路面不平度的方法有谐波叠加法、白噪声法以及基于快速傅里叶变换的AR 自回归模型法和ARMA 自回归滑动混合模型法等。
谐波叠加算法能够模拟平稳随机过程,其主要思想是将路面不平度表示成大量具有随机相位的正弦或余弦波函数之和,采用谐波叠加法来构建随机路面模型。
作为车辆振动输入的路面不平度,通常在频域上采用路面功率谱密度的形式来描述其统计特性,按照国标《车辆振动输入—路面不平度表示方法》(GB 7031—1987),路面不平位移功率谱密度拟合表达式为:
式中 n——空间频率,m-1;
n0——参考空间频率,n0 =0.1 m-1;
Gq(n0)——路面不平度系数,m2/m-1;
W——频率指数,经验值W=2。
根据以上理论,利用MATLAB 编制相应的计算程序得到B 级路面不平度,如图6.20所示。
图6.20 B 级路面不平度
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6.21 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 为全地形车前进方向,y 为垂直向上。(www.daowen.com)
图6.21 ADAMS 路面结构的空间模型
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 坐标仅仅表示路面的宽度,由这些节点按一定的规律组成路面单元(Element),再在路面单元里设置一些参数,就能模拟随机不平路面,最终生成的B 级路面,如图6.22所示。
图6.22 B 级路面模型
(2) 发动机激励的确定
在全地形车行驶过程中,除路面不平度对整车的冲击外,由于发动机内部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,导致发动机运转时产生的振动冲击中的很大一部分能量通过车架传递到车把、驾驶员座椅、脚踏等位置,直接影响其乘坐舒适性。
发动机内部运动部件重力产生的激振力一般只在低速重型柴油机中才予以考虑,全地形车采用的是单缸四冲程汽油机,运动部件重力产生的激振力忽略不计。
根据上节得出的理论计算公式及发动机的各个参数,将发动机机体所受的一个惯性力,一个力矩施加在发动机上,如图6.23 所示。
图6.23 发动机激励的施加方式
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