多轴重型特种汽车在不同路面下振动性能的仿真与评价

【摘要】路面不平度，是汽车行驶产生振动的主要来源，汽车振动影响着汽车的各种性能。实际行驶中，汽车遇到的路面状况复杂多样。现有路面研究，多是基于标准的等级路面进行的，没有对一些非标准路面，如乡村路和田间路等进行研究，使得路面研究不全面。因此，为完善路面模型的理论研究，需对不同路面进行分析，为汽车性能的研究奠定路面模型基础。多轴重型特种汽车，作为装载物运输、检测、竖起和发射的平台，会行驶在包括泥沼、沙地或雪地在内的各种复杂路面上，不可避免会引起多轴重型特种汽车振动，不仅影响作战的准确度，也影响其和装载物的可靠性。目前，对多轴重型特种汽车振动性能的研究较少，多是采用自由度较少模型进行随机路面下的频域仿真，没有针对多轴重型特种汽车行驶路况的复杂性，分析不同路面下的振动性能，也没有对其振动性能进行评价。因此，有必要对多轴重型特种汽车在不同路面下的振动性能进行系统的仿真与评价。本文主要对多轴重型特种汽车在不同路面下的振动性能进行仿真与评价，为改进其振动性能提供依据。本文的主要研究内容为：（1）路面不平度频域模型的研究描述了路面不平度频域模型的标准形式，针对其理论上存在的不足，提出了改进形式，确定了改进形式中的空间下截止频率；统一描述了四种常用有理数形式，依据改进形式确定了各有理数形式中的参数；建立了软路面功率谱密度的统一表达式，总结了文献中软路面对应的参数；总结了文献中硬路面的时间功率谱密度表达式，通过时间频率和空间频率的转换，发现了不平石子路存在的不合理性，对其进行了修正；将不同的软路面和硬路面分别与标准形式路面进行了仿真对比，选出了标准形式以外的特殊形式路面。（2）路面激励时域模型的研究研究了平稳正态随机过程三角级数模拟方法，给出了平稳正态随机过程的四种三角级数模拟形式，应用其建立了路面随机激励三角级数模拟的时域模型；对路面标准形式进行了四种三角级数形式的模拟仿真与反变换验证，结果表明，形式四的模拟精度较高；采用形式四，对改进形式、四种有理数形式和标准形式以外的特殊形式进行了路面随机激励模拟；对三角形凸块和半圆形凸块对应的路面脉冲激励进行了描述，建立了单轴汽车驶向三角形凸块和半圆形凸块路面脉冲激励时的模型，根据各自的应用条件进行了仿真。（3）多轴重型特种汽车平面十五自由度系统的振动建模根据多轴重型特种汽车的实际布置形式，基于一定的假设，建立了多轴重型特种汽车十五自由度平面系统的力学模型；根据拉格朗日方程，推导了矩阵形式表述的数学模型，建立了多轴重型特种汽车振动系统模型车轮静载，常规振动响应量以及特殊振动响应量的表达式。（4）多轴重型特种汽车振动性能的仿真与评价对多轴汽车平面系统振动性能的频域和时域分析方法进行了研究，建立了通用的平面系统频域和时域分析的一般表示；推导了多轴重型特种汽车振动响应量的频率响应特性，给出了多轴重型特种汽车振动的评价方法；在路面随机激励下，进行了多轴重型特种汽车的频域和时域仿真，比较了两者的仿真结果；在三角形凸块和半圆形凸块下，进行了多轴重型特种汽车的路面脉冲激励时域仿真；针对13种不同随机路面和2种脉冲路面，获得了对应的吸收功率、人体加权加速度均方根值、人体最大加速度，得出了有益的结果，为改进多轴重型特种汽车的振动性能提供了依据。
【作者】朱延蕾；
【导师】李杰；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】多轴重型特种汽车；改进路面模型；特殊路面模型；三角级数法；半圆形凸块；振动性能评价；

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