單層車輛模型在路面凹凸激勵(lì)下動力學(xué)時(shí)域建模與仿真

1、0更視鼻上莊 XIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 動力學(xué)系統(tǒng)建模與仿真 課程設(shè)計(jì) 題 目：單層車輛模型在路面凹凸激勵(lì)下 的動力學(xué)時(shí)域建模與仿真 學(xué) 院： 土木建筑工程學(xué)院 專 業(yè)： 工程力學(xué) 班 級： 力學(xué)081 姓 名： XXX 學(xué) 號： XXXXXXXXXX 指導(dǎo)教師： XXX 2011年春季學(xué)期 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書： 題目：單層車輛在路面凹凸激勵(lì)下的動力學(xué)時(shí)域建模與仿真 報(bào)告人：XXX 指導(dǎo)老師：XXX 任務(wù)： 1、對掌握的matlab知識以及 matlab中的simulink 仿真知識進(jìn)一步進(jìn)行鞏固和加深。 2、進(jìn)一步掌握將實(shí)際問題抽象為力學(xué)模型。 3、練習(xí)通過頻域

2、分析得到動力學(xué)系統(tǒng)的固有頻率。 4、參考文獻(xiàn)，利用實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。 2011年7月13日 目錄 1、力學(xué)模型的建立4 2、數(shù)學(xué)模型的建立 5-6 3、頻域分析6-8 4、時(shí)域分析 8-10 5、參考文獻(xiàn)10 單層車輛模型在路面凹凸激勵(lì)下的動力學(xué)時(shí)域建模與仿真 力學(xué)模型的建立 可以將單層車輛受到路面的凹凸激勵(lì)簡化為如下所示的力學(xué)模型，其中k1是單 層車輪胎的剛度系數(shù)，k2是單層車懸架的剛度系數(shù)， G是單層車懸架的阻尼系數(shù)，mi 是彈簧下部分的質(zhì)量，m2是單層車車身的質(zhì)量，x是地面對單層車的激勵(lì)，可看作 振幅為X0、頻率為的單一正弦波x = X0sincot,亦可表示為x =XeF。 數(shù)學(xué)模型的建立

3、 設(shè)地面給單層車輪胎的激勵(lì)為正弦波X =X0e，其它參數(shù)見上圖所示的力學(xué) 模型，采用牛頓運(yùn)動定律可以建立系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動微分方程： ( * 、 m1 x-i cj 片 _x2 den=5QQQQ 18QQQQ 4QQQQQQQ 6QQQQQQ 1QQQQQQQQQ; w=Q.Q5:Q.QQ1:5*pi; Gw=polyval( nu m,j*w)./polyval(de n,j*w) mag=abs(Gw) theta=a ngle(Gw)*18Q/pi; subplot(2,1,1),plot(w,mag) grid,title(頻率特性) ylabel(|G|) subplot(2,1,2)

4、,plot(w,theta) grid,title(相頻特性) xlabel(omega(rad/s) ylabel(dgr) 頻率響應(yīng)特性曲線： 頻率特性 2.單層車的頻率響應(yīng)特性曲線2 M文件： num=2000000 6000000 1400000000; den=50000 180000 40000000 6000000 1000000000; w=0.05:0.001:5*pi; Gw=polyval( nu m,j*w)./polyval(de n,j*w) mag=abs(Gw) theta=a ngle(Gw)*180/pi; subplot(2,1,1),plot(w,mag

5、) grid,title(頻率特性) ylabel(|G|) subplot(2,1,2),plot(w,theta) grid,title(相頻特性) xlabel(omega(rad/s) ylabel(dgr) 頻率響應(yīng)特性曲線： 結(jié)果分析: 一 1 當(dāng)懸架受到路面激勵(lì) 二5.083-時(shí)，頻率響應(yīng)曲線的振幅取得最大值, s 1 用=5.083即為共振頻率。 s 時(shí)域分析 由單層車的動力學(xué)微分方程表示 * X1， X2如下所示: X1 二 1 C1 X1 + C1 X2 m1 - 1 k1k2 x k2x2 k1X0ej 1 m2 在頻域分析中得參數(shù)設(shè)置為: q 片-q x2+ k2x - k2x2 J g = 100kg,k 20kN/m,m = 500kg,k 50kN/m,c = 300N s/m 1 另設(shè)X0 = 1m，且系統(tǒng)的共振頻率為：=5.083。 s 根據(jù)動力學(xué)微分方程建立仿真框圖如下圖所示: I nte g rate i!2I nte 啓占in7 Integiator Integiratorl v- GainlO cid Add2 仿真結(jié)果： 1 當(dāng) =3時(shí)的仿真結(jié)果為: s D12345E78910 當(dāng)，=5.083（即發(fā)生共振）時(shí)的仿真結(jié)果為: