重型商用车驾驶室悬置系统匹配设计.pdf

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1、前言驾驶室的悬挂系统是一个非常复杂的振动系统，主要由弹性系统、阻尼减振系统和导向机构等组成。传统的驾驶室后悬架采用螺旋弹簧或空气弹簧作为弹性元件，几个杆件组成导向机构；前悬挂一般采用橡胶支撑。这种系统振动频率和驾驶位置的振动总加权加速度均方根值比较大，舒适性差。而全浮式驾驶室空气悬挂系统极大地提高了驾驶室的乘坐舒适性。本文通过对全浮式驾驶室空气悬置系统进行动力学建模，利用ADAMS软件对系统进行模态分析，并与实际车辆的试验结果进行对比分析，并通过优(a)驾驶室前悬置模型(b)驾驶室后悬置模型化处理，对悬置系统提出了合理的匹配设计。1．车架2．前阻尼器下

2、本体1．车架2．空气弹簧下本体1仿真模型的建立3．前阻尼器上本体4．纵臂3．空气弹簧上本体4横向阻尼器下体5．横向稳定杆6．驾驶室本体支架5．横向阻尼器上泰体6．驾驶室本体支架1．1驾驶室悬置系统结构图1某重卡的全浮式驾驶室悬置系统图1为某重型商用车的全浮式驾驶室悬置CAD模型，其65432●弹性元件为螺旋弹簧和空气弹簧，减振元件为筒式减振器。面上行驶时，相对应位置点的加速度功率谱密度(PSD)曲1．2建立多刚体动力学模型及验证线，和实车的试验曲线做对比，如图2、图3所示。根据驾驶室悬置系统的结构特点，按照多体动力学原I：理，在ADAMS软件中建立该驾

3、驶室悬置仿真模型。在建立驾驶室悬置虚拟样机模型后，需要对样机模型进行验证，f以此来确认所建模型的正确性。模型的验证一般包括检查i{模型的各类参数变量设定是否正确、构件的连接和约束是j}否正确、静平衡是否成功、模型自由度是否正确以及仿真}结果是否合理等。同时，在模型的悬置点处输入激励，验{。。’o扮3o钟。证输出曲线与试验曲线是否相接近，以进一步验证模型的柏●4■：：∞日椰。帅。∞’∞。口正确性。本文通过输入激励为实车以40km／s速度在B级路图2左前悬置输出加速度功率谱试验值与仿真结果对比口《重型汽车》HEAVYTRUCK2010．5Qicheyani

4、inIl}{II——卜一1一‘LI{I}Lf一卜_——e—LL⋯itfjj_u——【I^l{【It}一——1f一、Ll}●‘——jj——／ll}l一三_。————————L～l九一一——图6满载车速为40km／h图7满载车速为60km／h时r壶_。一盘“j．1n^IL—2．3驾驶室悬置系统的解耦设计。咖托。钾∞。由于外界激振力所激起的系统的振动不仅和激振力的怕∞∞：㈣∞。。稚。僦。方向、作用位置有关，而且还和系统的实际结构、弹性支图3左后悬置输出加速度功率谱试验值与仿真结果对比承的位置有关，即可能出现振动的耦合问题。耦合振动扩从图中可以看到，试验曲线与

5、仿真曲线在主要峰值频大了引起共振的频率范围，增加了振动的响应方向，不利率处吻合较好，说明建立的模型和实际比较吻合，模型的于控制系统的振动。因此只有使系统的各振动模态尽量不准确率比较高。耦台，才能减小共振频带，才容易使系统避免共振。2仿真分析结果常用的解耦方法主要有：弹性解耦法、模态解耦法以及能量解耦法。本文以能量解耦法为例来对驾驶室悬置系2．1驾驶室悬置系统模态分析统进行分析。通过对系统进行模态分析，可以知道系统的固有频率优化目标函数和振型特征，以此为依据，对振动系统的固有特性进行分根据能量法解耦原理，以驾驶室某阶模态能量最大作为析。通过分析得到驾驶室

6、悬置系统的主要模态如表1所示。优化目标将系统参数线性化处理后对其进行模态分析。表1驾驶室主要模态频率与振型由表2可以看到，系统在垂直、侧倾方向上的模态能量阶数固有频率(HZ)模态模态能量比例比例分别为92．81％和80．54％；对比垂直方向上的模态能一阶1．52俯仰85．26％量，驾驶室悬置系统在侧倾这一阶模态上解耦度相对较二阶2．05侧倾83．20％低。因此，优化目标宏命令的目标数据选择驾驶室振动系二=：阶’7垂直93．26％统侧倾方向上的模态能量最大为优化目标函数，以系统的由表l可知，驾驶室悬置系统的固有振动频率主要集中四个悬置的刚度、安装位置共6

7、个变量作为优化的设计变在3Hz以内，由于后悬置采用了空气弹簧，其俯仰及侧倾量，建立优化数学模型，得到驾驶室悬置系统的优化结果模态固有振动频率在2HZ以下，这与全浮驾驶室的主要固见表3。可以看出，优化前后各阶模态固有振动频率基本不有频率设计值相吻合。变，优化后各阶模态模态能量都有一定提高，解耦度得到2．2驾驶室地板垂直振动响应分析一定提高。以驾驶室四个悬置点为输入，驾驶室地板垂直方向加表2线性处理前后振型对比速度为输出，在空载、满载两种工况下，车辆不同车速方向状态固有频率(HZ)模态能量时，仿真所得到的驾驶室垂直振动加速度PSD曲线如图4～处理前1．52

8、85．26％俯仰处理后1图7所示。．5587．24％从图中可以看出，当汽车以不同的速度行驶时，