驾驶室悬置系统的研究综述

刘文晨 孙晓帮 李欢 宋荣华

摘 要：驾驶室悬置系统对提高货车的平顺性和舒适性有着重要的作用。文章首先介绍驾驶室悬置系统的研究现状，然后介绍了悬置系统的结构与作用，最后对刚度可调驾驶室悬置系统的发展进行了展望。

关键词：驾驶室;平顺性;刚度可调

中图分类号：G353.11  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）17-243-02

Summary of Research on Cab Mounting System

Liu Wenchen， Sun Xiaobang， Li Huan， Song Ronghua

（ School of Automotive and Traffic Engineering， Liaoning University of Technology， Liaoning Jinzhou 121001 ）

Abstract： Cab suspension system plays an important role in improving the smoothness and comfort of trucks. This paper first introduces the research status of cab suspension system， then introduces the structure and function of cab suspension system， and finally predicts the development of cab suspension system with adjustable stiffness.

Keywords： The cab; Comfort; Adjustable stiffness

CLC NO.： G353.11  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）17-243-02

前言

隨着生活水平的日益提高和科学技术水平的不断进步以及汽车行业的逐步发展，人们不仅对乘用车的要求越来越高，对商用车的乘坐舒适性、操作稳定性和行驶平顺性也在逐渐提高标准。驾驶室悬置系统作为货车的重要组成部分之一，具有隔振性能，为提高货车的平顺性有着重要作用。在长途运输中起着重要的作用。由于长时间的驾驶和路面颠婆的影响，时常会让驾驶员感到疲劳和不舒适，使得驾驶难度上升。

1 悬置系统的研究现状

2017年单长洲，王火文，陈超三人针对一款重卡的驾驶室悬置系统进行研究，首先测量相关参数，其次通过 ADAMS软件建立驾驶室悬置系统的多体动力学模型，最后分析和评价驾驶室悬置系统的模态和解耦率，为悬置系统的隔振率优化提供理论基础和改进方向[1]。同年5月武汉理工大学的周才通过整车道路试验完成了对悬置下端激励数据的采集，切获得了悬置上端用于验证仿真模型的加速度数据[2]。太原理工大学机械工程专业的刘维达以某自卸车为试验对象，结合试验分析与有限元分析、多体动力学分析等方法，得到了自卸车驾驶室空气悬置系统的优化匹配方案[3]。

2018年6月同济大学铁道与城市轨道交通研究院的刘国漪、周劲松和海南大学机电工程学院的张少波借助ABAQUS软件建立了膜式空气弹簧静、动态特性的有限元模型，分析不同因素对空气弹簧垂向特性的影响，研究发现在某一初始气压不变的情况下空气弹簧的动刚度会随着振动频率发生改变，以适应不同的车况[4]。

2 驾驶室悬置系统的结构与主要作用

驾驶室悬置系统由前悬置和后悬置组成，一般通过四点与车架连接，每个悬置通常由车架连接件、弹性元件、阻尼元件、驾驶室连接件和导向机构组成[5]。

驾驶室悬置系统主要作用如下：支承作用，支撑并承受驾驶室及乘员的重量，引导驾驶室的垂直运动，保持驾驶室的运行高度;隔振作用，减缓因行驶时由路面和动力总成引起的驾驶室振动，从而改善驾驶室的平顺性和舒适性;保证驾驶室的正常翻转，以便车辆维修;保证驾驶室的安全性，承受冲击载荷，吸收冲击能量。

3 驾驶室悬置系统分类

3.1 按照与车架的连接形式分类

按照与车架的连接形式分类，驾驶室悬置可分为固定式悬置和悬浮式悬置，而悬浮式悬置又分为全浮式悬置和半浮式悬置两种。固定式悬置是驾驶室和车架用橡胶元件连接，悬浮式悬置是通过弹性元件及阻尼原件与车架相连。半浮式悬置有两点直接铰接在车架上，其余两点通过弹性元件与车架连接;全浮式悬置中四点皆通过弹性元件将驾驶室与车架连接。前者经济性好且便于布置，后者驾驶室内舒适性更好。

3.2 按弹性元件分类

驾驶室悬置可以分为螺旋弹簧式驾驶室悬置、空气弹簧式驾驶室悬置和橡胶垫式驾驶室悬置三种类型。

螺旋弹簧式驾驶室悬置具有结构简单，生产成本低，抗击能力强，维护方便等优点。但是螺旋弹簧式驾驶室悬置系统通过增加导向机构和侧向稳定装置吸收非轴向力，来保证驾驶室的稳定;螺旋弹簧与阻尼器共同使用来对谐波激励进行衰减。如图1所示，前悬置部分为螺旋弹簧式。

空气弹簧式驾驶室悬置具有低且稳定的固有频率。空气弹簧利用密闭气囊中压缩空气所产生的弹性力来实现自身伸张与压缩，具有较强的非线性特性。空气弹簧刚度可调，所以悬置系统具有稳定的固有频率，且其固有频率较低，故而隔振性能比较稳定，舒适性较好，但其成本较高。如图2所示，为空气弹簧式。

橡胶垫式驾驶室悬置系统结构简单。在前悬置中，在驾驶室与车架连接的套管中设置橡胶元件，而后悬置中橡胶元件采用“V”型布置。前者用于承受垂直载荷和纵向载荷，后者用于承受垂向横向载荷。无需设置运动导向机构，但驾驶室的舒适性较差。

4 刚度可调驾驶室悬置系统的展望

货车的长时间、远距离运输，决定其会行驶在许多不同的路面上，而最经常驶过的路面有沥青路面、水泥混凝土路面、粗糙混凝土路面、沙石路面四种。刚度可调驾驶室悬置系统利用空气弹簧刚度可调的特性，针对上述四种路面，一对一匹配空气弹簧的刚度，并设计控制刚度的开关。该想法是本人的假设，还需要利用虚拟样机验证和实车试验验证，如有错误，请多多指正。

5 结语

为了更好的提高货车的平顺性，满足不同路面条件下的平顺性，针对不同路面对某车型的驾驶室悬置系统的空气弹簧减振器进行匹配优化。

参考文献

[1] 单长洲，王火文，陈超.基于ADAMS的某重型卡车驾驶室悬置振动模态分析[J].汽车实用技术，2017（12）：233-236.

[2] 周才.重卡驾驶室悬置系统试验及仿真优化[D].武汉理工大学， 2017.

[3] 刘维达.基于平顺性的自卸车驾驶室空气悬置系统参数优化匹配[D].太原理工大学，2017.

[4] 刘国漪，张少波，周劲松.汽车空气弹簧动静刚度特性分析[J].海南大学学报（自然科学版），2018，36（02）：197-202.

[5] 王楷焱，商用车驾驶室悬置系统隔振特性与优化研究[D].吉林大学，2011.