[发明专利]一种路表空间曲面平整度的计算方法

权利要求书

1.一种路表空间曲面平整度的计算方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、建立独立悬架系统的车辆—路面模型；

步骤二、建立独立悬架系统的车辆—路面模型的振动微分方程；

步骤三、求解独立悬架系统的车辆—路面模型的振动微分方程；

步骤四、计算路面对轮胎的垂直激励；

步骤五、基于步骤四计算路表空间曲面平整度；

所述步骤二中建立独立悬架系统的车辆—路面模型的振动微分方程；具体过程为：

步骤二一、计算独立悬架系统的车辆—路面模型的系统动能、势能和耗散能；具体过程为：

独立悬架系统的车辆—路面模型的系统动能为：

式中，Z₁、Z₂、Z₃、Z₄分别为四个车轮质心处的垂直位移；I_x、I_y分别为车身对行车方向和侧倾方向的转动惯量；Z_c为车身质心的垂直位移；θ_c为车身质心的横向角位移；为车身质心的纵向角位移；m_c为车身的质量；m_f、m_r分别为两前轮和两后轮的质量；为Z_c的一阶导数；为θ_c的一阶导数；为的一阶导数；分别为Z₁、Z₂、Z₃、Z₄的一阶导数；

独立悬架系统的车辆—路面模型的系统势能为：

式中，K_tf、K_tr分别为前、后轮轮胎的刚度；Q₁、Q₂、Q₃、Q₄分别为路面对四个轮胎的垂直激励；K_f、K_r分别为前、后轮的悬挂刚度；L₁为车身质心与车辆前轮轮轴之间的距离；L₂为车身质心与车辆后轮轮轴之间的距离；L₃为车辆前轮轮轴中心与两前轮质心之间的水平距离；L₄为车辆后轮轮轴中心与两后轮质心之间的水平距离；

独立悬架系统的车辆—路面模型的系统耗散能为：

式中，C_tf、C_tr分别为前、后轮轮胎的阻尼；C_f、C_r分别为前、后轮悬挂的阻尼；分别为Q₁、Q₂、Q₃、Q₄的一阶导数；

步骤二二、令独立悬架系统的车辆—路面模型的系统势函数为L＝T-V，求各项导数，有：

步骤二三、将(1)-(24)代入拉格朗日方程，得独立悬架系统的车辆—路面模型的振动微分方程：

所述独立悬架系统的车辆—路面模型的振动微分方程具体为：

Q＝[Q₁ Q₂ Q₃ Q₄]^T

式中，T为转置；

所述步骤四中计算路面对轮胎的垂直激励；具体过程为：

四条轮迹线中，高程变化与车辆行驶距离x为对应关系，假设为：

Z＝g(x,t_i) (44)

其中，Z为高程变化；t_i为纵断面考虑的其他因素影响，则得到车轮的路面垂直激励为：

Q₄＝g(x,t_i4) (45)

Q₃＝g(x,t_i3) (46)

Q₂＝g(x+L₁+L₂,t_i2) (47)

Q₁＝g(x+L₁+L₂,t_i1) (48)

式中，t_i1为左前轮处路表纵断面考虑的其他因素影响；t_i2为右前轮处路表纵断面考虑的其他因素影响；t_i3为左后轮处路表纵断面考虑的其他因素影响；t_i4为右后轮处路表纵断面考虑的其他因素影响；

在公式(39)中输入Q₁,Q₂,Q₃,Q₄后，得到车辆的振动响应量Z_c、θ_c和

或

其中，Z为高程变化；G(i,j)表示矩阵G的第i行第j列的元素，令：

G＝U_xPV_y (50)

式中，y₀为Q4车轮对应的路面宽度方向方向的距离；p_ij表示矩阵P的第i行第j列的元素；

四个轮迹线的路面垂直激励Q₁,Q₂,Q₃,Q₄输入公式(39)，即求得车辆的振动响应量Z_c、θ_c和

所述式(50)中

系数矩阵

式中，y表示所求位置距离起始位置的路面宽度方向的距离；a₀₀表示矩阵P的元素值；

所述式(51)中

所述步骤五中计算路表空间曲面平整度；具体过程为：

基于整车模型的路表空间曲面平整度指数SSRI计算式如公式(55)所示；

式中，l为指标SRI输出间隔长度。