[发明专利]一种履带与越野路面耦合分析方法

权利要求书

1.一种履带与越野路面耦合建模分析方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：对于行驶在越野工况下的履带车辆，获取履带车辆单侧负重轮数量、履带车辆质心与所有负重轮轮心的纵向距离，以及负重轮半径；

步骤二：在任一瞬时时刻，根据履带车辆动力学模型获取车辆质心的纵坐标；根据质心纵坐标与各负重轮轮心的纵向距离，确定履带车辆各负重轮轮心的纵坐标；根据履带车辆各负重轮轮心的纵坐标，得到处于接地段履带范围内的履带原始输出高程；

步骤三：根据各负重轮轮心的纵坐标，令履带板长度为负重轮半径的一半，以负重轮半径的一半为间隔取轮心相邻两个点作为履带销的位置，根据接地段履带范围内的履带原始输出高程以及履带销的位置，得到相应位置的高程；

步骤四：根据任意瞬时时刻的履带销的位置和原始路面高程模型确定履带瞬时输出高程；由原始路面高程模型得到瞬时时刻接地段履带范围内的履带输入高程，对路面激励进行分类，针对分类得到的单一凸起路面激励、单一凹坑路面激励、多个凸起或凹坑路面激励和随机路面激励，分别确定各履带销的输出高程，连接所有履带销得到负重轮行驶的实际履带自铺路面高程；

步骤五：将步骤四得到的瞬时履带车辆负重轮所受到的由接地段履带构成的实际履带自铺路面高程，带入整车动力学模型，对越野工况下行驶的履带车辆的动力学性能进行高精度预测，进而对履带车辆的悬架设计、动力传动装置参数设计提供指导，从而提高履带车辆在越野路面上的动力学性能和车辆行驶平稳性。

2.如权利要求1所述的一种履带与越野路面耦合建模分析方法，其特征在于：步骤一实现方法为，对于行驶在越野工况下的履带车辆，获取履带车辆单侧负重轮数量N、履带车辆质心与所有负重轮轮心的纵向距离l_wi(i＝1～N)，以及负重轮半径R。

3.如权利要求2所述的一种履带与越野路面耦合建模分析方法，其特征在于：步骤二实现方法为，

步骤2.1：在任一瞬时时刻，根据履带车辆动力学模型获取车辆质心的纵坐标x_c；

步骤2.2：根据质心纵坐标x_c与各负重轮轮心的纵向距离l_wi(i＝1～N)，确定履带车辆各负重轮轮心的纵坐标x_wi(i＝1～N)；

步骤2.3：根据履带车辆各负重轮轮心的纵坐标x_wi(i＝1～N)，得到处于接地段履带范围内的履带原始输出高程q(x)。

4.如权利要求3所述的一种履带与越野路面耦合建模分析方法，其特征在于：步骤三实现方法为，根据各负重轮轮心的纵坐标x_wi(i＝1～N),令履带板长度为负重轮半径R的一半，以R/2为间隔取轮心相邻两个点作为履带销的位置x_new(t)，对位于相邻负重轮相邻边缘之间的履带板不再分割，视作一整块履带板，由此共确定5N个履带销位置，根据接地段履带范围内的履带原始输出高程q(x)以及履带销的位置x_new(t)，得到相应位置的高程，记作q_new(x_new(t))。

5.如权利要求4所述的一种履带与越野路面耦合建模分析方法，其特征在于：步骤四实现方法为：

步骤4.1：根据任意瞬时时刻的履带销的位置x_new(t)和原始路面高程模型q(x)，得到瞬时时刻接地段履带范围内的履带输入高程q(x_new(t))；对路面激励进行分类，包括单一凸起路面激励、单一凹坑路面激励、多个凸起或凹坑路面激励和随机路面激励；

步骤4.2：根据步骤4.1对路面激励进行分类得到的单一凸起路面激励、单一凹坑路面激励、多个凸起或凹坑路面激励和随机路面激励四种路面激励，分别确定各履带销的输出高程，连接所有履带销得到负重轮行驶的实际履带自铺路面。

6.如权利要求5所述的一种履带与越野路面耦合建模分析方法，其特征在于：步骤4.2实现方法为，

步骤4.2.1：对于单一凸起路面激励，确定接地段履带范围内的最大原始路面高程q及相应纵坐标位置x_q，确定履带车辆质心位置x_c与该最大原始路面高程位置的关系，若车辆质心位置x_c在最大原始高程后方，则履带车辆后端至少有一个履带销着地，车辆质心距离最大原始路面高程越远，着地的履带销个数越多，由于履带张紧力的作用，将存在一部分履带板腾空，车辆前端在履带张紧力的作用下保持与x轴正方向存在一个逆时针方向夹角，车头方向向上，车辆质心距离最大原始路面高程越远，车辆前端与x轴正方向的夹角越大；若车辆质心在最大原始高程前方，在履带张紧力的作用下车辆后端履带销离开地面，前端履带逐个落地，当车辆质心距离最大原始路面高程足够远时，履带车辆后端在履带张紧力的作用下产生与x轴负方向一个顺时针方向夹角，车尾方向向上；根据履带车辆质心位置x_c与该最大原始路面高程位置的关系确定最大原始路面位置相邻前后两个履带销的履带输出高程，再分别依次向前和向后确定其他履带销位置的履带输出高程，连接所有履带销得到负重轮行驶的实际履带自铺路面；

步骤4.2.2：对于单一凹坑路面障碍类型，确定接地段履带范围内的单一凹坑的起始和结束位置，由于负重轮对履带的压力作用，与凹坑两侧边缘的距离都较远的负重轮下方的履带销的履带输出高程为最小值，由于履带的张紧力作用，位于凹坑之间的履带板腾空，其相应履带销的输出高程大于原始路面高程，凹坑之间的负重轮个数越多，履带输出高程模型的最小值越小，靠近凹坑两端标记坐标的履带销的位置始终满足相邻履带板最大夹角的约束限制，由此得到单一凹坑路面障碍下的各履带销的输出高程，连接所有履带销得到负重轮行驶的实际履带自铺路面高程；

步骤4.2.3：对于多个凸起或多个凹坑路面障碍类型，确定接地段履带范围内各凸起的纵坐标及原始高程或各凹坑两端支撑点的纵坐标及原始高程，分别确定与各个凸起位置或凹坑两端支撑位置最近的前后两个履带销的履带输出高程，根据相邻履带板的夹角约束，考虑负重轮对其下方履带板的压力作用和履带的张紧力作用，得到其他履带销的输出高程，连接所有履带销得到负重轮行驶的实际履带自铺路面高程；

步骤4.2.4：对于随机路面激励类型，确定接地段履带范围内的最大原始路面高程及相应坐标位置，确定最大高程位置相近的前后两个履带销的履带输出高程，以所述两个履带销作为起始点，分别依次对向前和向后的各个履带销，根据原始路面高程通过插值法得到其原始高程，在输出高程不低于原始高程约束和相邻履带板的最大夹角约束两个约束条件下，得到各履带销的输出高程，连接所有履带销得到负重轮行驶的实际履带自铺路面高程。