一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法，通过建立载货汽车动力学模型中力学元件的传递矩阵；对其进行合理的假设，得到具有载货汽车特点的刚柔耦合动力学模型；基于传递矩阵法理论，确定载货汽车元件编号、传递方向和切割位置；模块化建立载货汽车的传递矩阵方法，离散每个模块中的元件，进行子模块传递矩阵的建立，通过拼装得到载货汽车动力学模型的总传递矩阵，建立载货汽车动力学模型；在频域内，通过路面谱输入，根据随机振动理论，对建立模型，进行固有特性和动态特性分析。本发明专利技术方法提高了建模的效率、准确性和代码的重用率，为载货汽车平顺性分析提供理论的依据。

A dynamic modeling method for truck based on transfer matrix

The invention discloses a dynamic modeling method of truck based on transfer matrix, which establishes the transfer matrix of mechanical elements in the dynamic model of truck, makes reasonable assumptions, obtains a rigid-flexible coupling dynamic model with the characteristics of truck, and determines the truck element based on transfer matrix method theory. Parts number, transfer direction and cutting position; Modularized transfer matrix method for trucks, discrete components in each module, establish sub-module transfer matrix, get the total transfer matrix of the dynamic model of trucks by assembling, establish the dynamic model of trucks; In frequency domain, through road spectrum. Input, according to random vibration theory, the inherent characteristics and dynamic characteristics of the model are analyzed. The method of the invention improves the efficiency, accuracy and code reuse rate of the modeling, and provides a theoretical basis for the ride comfort analysis of trucks.

【技术实现步骤摘要】
一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法
本专利技术属于汽车工程领域，具体是一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法。
技术介绍
随着运输行业的发展，载货汽车成为必不可少的交通工具，人们对其要求越来越高，对平顺性也提出更高要求。平顺性是货车重要的性能指标之一，该指标反映了货车的振动激烈情况，不仅关系着运输的效率及可靠性、零部件的寿命和燃油经济性等，而且严重的会危害到人体安全。为改善货车的平顺性，首先需要进行的是对汽车系统建模研究。然而，对于汽车这一复杂的多体系统，目前常用的牛顿-欧拉法、凯恩法和拉格朗日法等的动力学建模与仿真方法，都存在着总体动力学方程建立繁琐、易出错、矩阵存储量大以及计算效率低下等问题，成为平顺性建模与仿真的技术瓶颈。因此，针对载货汽车多体系统，人们迫切需要一种精确高效的建模方法，为载货汽车结构设计、分析和优化提供理论依据。
技术实现思路
本专利技术的目的在克服现有技术的不足，而提供一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法，该方法解决了现有的方法中无法高效、准确的建立载货汽车动力学模型的问题，易编程，涉及矩阵存储量低和代码重用率高，能准确快速的进行载货汽车动力学模型建立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)建立载货汽车动力学模型中力学元件的传递矩阵，并以库的形式存储，以便调用；2)对载货汽车进行合理的假设，得到具有载货汽车特点的刚柔耦合动力学模型，并确定载货汽车动力学模型的物理参数、力学参数和外形尺寸参数；3)基于多体系统传递矩阵法理论，确定步骤2)中载货汽车动力学模型的元件编号、传递方向和切割位置；4)基于模块化建立载货汽车的传递矩阵方法，把载货汽车分割成前簧下质量、后簧下质量、车架总成和驾驶室及座椅系统四大子模块，并利用步骤3)和调用步骤1)的库，进行子模块传递矩阵的建立，通过拼装得到载货汽车动力学模型的总传递矩...

【技术特征摘要】
1.一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)建立载货汽车动力学模型中力学元件的传递矩阵，并以库的形式存储，以便调用；2)对载货汽车进行合理的假设，得到具有载货汽车特点的刚柔耦合动力学模型，并确定载货汽车动力学模型的物理参数、力学参数和外形尺寸参数；3)基于多体系统传递矩阵法理论，确定步骤2)中载货汽车动力学模型的元件编号、传递方向和切割位置；4)基于模块化建立载货汽车的传递矩阵方法，把载货汽车分割成前簧下质量、后簧下质量、车架总成和驾驶室及座椅系统四大子模块，并利用步骤3)和调用步骤1)的库，进行子模块传递矩阵的建立，通过拼装得到载货汽车动力学模型的总传递矩阵，建立载货汽车动力学模型；5)在频域内，通过路面谱输入，根据随机振动理论，对步骤4)所建立的载货汽车动力学模型，进行动态特性分析，得到驾驶室座椅底部中心的加速度功率谱密度曲线。2.根据权利要求1所述的一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法，其特征在于，步骤1)中，建立的力学元件传递矩阵包括集中质量块矩阵、弹簧矩阵、多输入单输出的平面刚体矩阵、欧拉伯努利梁矩阵和虚拟刚体矩阵，其传递矩阵分别为：所述集中质量块矩阵为：所述弹簧矩阵为：所述多输入单输出的平面刚体矩阵为：式中所述欧拉伯努利梁矩阵为：式中所述虚拟刚体D1包括一端为梁输入，另一端为弹簧输入；并且梁的连接点作为第一输入点，另一端输出为梁的虚拟刚体，所述虚拟刚体D2包括两根梁输入，一个弹簧输出；所述虚拟刚体D3包括一根梁和两个弹簧输入，一根梁输出；3.根据权利要求1所述的一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法，其特征在于，步骤2)中，所述的合理假设为：(1)货车做匀速直线运动；(2)货车不考虑来自x,z方向的外部激励，即窜动、晃动及横摆位移较小可忽视，重点分析部件的垂向运动和绕x,z的转动；(3)静止时，货车保持在平衡处产生微小的振幅；(4)货车驾驶室仅有三个自由度，忽略其变形影响；(5)货车零部件的刚度和阻尼都为线性，即线性的刚柔耦合载货汽车动力学模型；(6)车架部分仅考虑最主要受力的4根横梁与2根纵梁，仅考虑欧拉梁的扭转和弯曲变形；(7)驾驶者与座椅的总质量，在模型中以集中质量块表示；(8)忽略发动机整体对货车动力学仿真的影响；(9)车架总成和驾驶室分别关于各自中性面对称；(10)路面的不平度冲击为平稳随机高程，仅对车轮与地面的接触点上进行输入；所述物理参数包括质量、转动惯量，力学参数包括刚度、阻尼、抗弯刚度、抗扭刚度和材料密度；所述外形尺寸包括轮胎半径、轮距、悬架位置、各梁的位置和驾驶室悬置位置。4.根据权利要求1所述的一种基于传递矩阵的载货汽车动力学建模方法，其特征在于，步骤3)中，所述的载货汽车动力学模型的元件，包括虚拟刚体元件、弹簧元件、刚体元件、弹簧阻尼器元件、梁元件以及边界部分，所述虚拟刚体元件包括u1、u2、u3、u4、u5、u6、u7、u8、u9、u10、u11和u12，所述弹簧元件包括1、2、3、4，所述刚体元件包括5、6、25，所述弹簧阻尼器7、8...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘夫云，张智聪，杨超，伍建伟，赵亮亮，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45