卡车驾驶室悬置系统最优阻尼比研究综述

王娜娜

摘 要：卡车驾驶室悬置系统把车辆的震动、冲击直接传递给驾驶员，从而造成驾驶员的伤害。文章介绍了国、内外卡车驾驶室悬置系统的研究现状，综述了卡车驾驶室悬置系统的模型及最佳阻尼比匹配方法，并探讨了今后的研究工作。

关键词：卡车;驾驶室悬置;阻尼

1 引言

卡车驾驶室悬置系统对于驾乘人员的安全性和舒适性非常重要，随着社会和卡车技术的发展，人们也越来越关注和重视卡车的安全性和舒适性。因此，为了改善驾驶员的驾驶环境，减小卡车的震动对驾驶员造成的伤害，国、内外专家对卡车驾驶室悬置系统进行了大量的研究。例如：在国内，陈静用ADAMS仿真软件，建立了某车辆驾驶室悬置系统的动力学模型，并对驾驶室悬置阻尼及刚度进行了匹配[1];陈无畏采用DOE和正交试验原理相结合的方法，对驾驶室空气悬置系统进行了优化分析，很大程度上提高了整车行驶平顺性[2];周长城对卡车驾驶室悬置系统减震器进行了大量的研究[3]。在国外，专家主要用NVH性能分析的方法对驾驶室悬置系统进行研究，并且采用有限元分析的方法，极大的改善了驾乘人员的舒适性及安全性[4]。以上研究在很大程度上提高了卡车行驶安全性和驾驶室舒适性。但是也存在很多缺陷，例如 ：很多情况下，建立的驾驶室悬置多体动力学模型非常复杂，计算分析起来很困难;有些措施试验研究成本太高;采用有限元分析和NVH性能分析方法对驾驶室悬置参数进行优化，不能给出阻尼比的计算方法，设计结果不够精确。本文针对以上问题着重对驾驶室悬置系统阻尼比的计算方法进行探讨，分析卡车驾驶室悬置系统最佳阻尼匹配。

2 卡车驾驶室悬置三自由度振动模型

如图1所示，建立卡车驾驶室悬置三自由度振动模型。

根据三自由度振动模型，得出振动微分方程为：

将上述微分方程进行拉普拉斯变换得到：

把代入公式（2）中，计算得出驾驶室的垂直位移z3相对于路面不平度q的频响函数为：

车轮垂直振动位移z1对路面不平度q的频响函数为：

3 驾驶室悬置系统最优阻尼比

3.1 基于舒适度

将公式（3）对时间t二次求导数，可得到对的频响函数为：

根据随机振动理论计算得出驾驶室垂直振动加速度响应均方值为：

利用Matlab迭代积分计算得出的幅频特性平方的积分表达式代入公式（6），得出驾驶室加速度响应的均方值，然后将对求偏导数，可计算出基于舒适度最优的驾驶室悬置系统阻尼比。

3.2 基于安全性

将公式（4）对时间t二次求导数，可得到对的频响函数为：

根据随机振动理论计算得出车轮动载对路面速度输入的频响函数为：

利用Matlab迭代积分计算得出其幅频特性平方的积分表达式代入式（8），得车轮动载响应均方值。然后将对阻尼比求偏导数，可计算出基于安全性最优的驾驶室悬置系统阻尼比。

国内外学者研究卡车驾驶室悬置系统，最主要目的还是为了提高驾乘人员的乘坐舒适性，所以在确定阻尼比时应侧重于卡车的乘坐舒适性。根据上面求得的和，利用黄金分割原理，确定驾驶室悬置系统的最优阻尼比，即：

4 小结

通過对三自由度振动模型分析，建立了卡车驾驶室悬置系统的数学模型，分别计算得出了基于舒适性和安全性的驾驶室悬置系统最优阻尼比和，然后采用黄金分割法建立了黄金分割最优阻尼比解析计算式，确定驾驶室悬置系统的最优阻尼比。

参考文献：

[1]陈静，曹晓林，王登峰，张斌等. 重型商用车驾驶室空气悬置系统的匹配优化[J]. 吉林大学学报（工学版），2009，39（5）： 1125-1129.

[2]陈无畏，王磊，陈晓新. 重型牵引车全浮式驾驶室悬置参数的优化与匹配分析[J]. 合肥工业大学学报（自然科学版），2010，33（10）：1446-1449.

[3]周长城，顾亮.筒式减振器叠加节流阀片开度与特性试验[J]. 机械工程学报，2007，43（6）：210-215.

[4]Lee.K. Numerical modeling for the hydraulic performance prediction of automotive mono tubedampers[J]. Vehicle Sys Dyna，1997（8）： 25-39.