某全浮式駕駛室卡車平順性優化研究

廖小勇、張輝

（奇瑞商用車有限公司 241000)

1 研究背景

1.1 汽車平順性的定義

汽車平順性是指保持汽車在行駛過程中產生的振動和沖擊環境對乘員舒適性的影響在一定界限之內，主要根據乘員主觀感覺的舒適性來評價[1]。

1.2 平順性試驗方法

1.2.1 試驗方法

首先進行數據采集，當車輛車速穩定進入試驗路段后，采集各測點位置的加速度時間歷程。每組測試車速需重復采集，至少獲得4組一致性較好的數據。試驗工況如表1所示。參數設置，采樣頻率范圍在0～1 024.00 Hz，分析頻率范圍在0～100.00 Hz，頻率分辨率不低于0.25 Hz。

表1 試驗工況

1.3 平順性評價方法

參考標準《GB／T 4970-1996 汽車平順性隨機輸入行駛試驗方法》。

2 平順性問題

2.1 平順性試驗結果對比

通過與國外競品車進行平順性隨機輸入試驗對比，結果表明，測試車輛總加權均方根值整體上大于競品車型（圖1），同時競品車行駛舒適性的主觀評價也優于國產某品牌車型（圖2）。

圖1 國產車輛空載隨機輸入結果

圖2 競品車空載隨機輸入結果

2.2 激勵源分析

路面不平度，主要用路面功率譜密度描述期統計特性；車輪不平衡,主要是因為車輪質量、尺寸或剛度分布不均勻導致的；傳動軸不平衡,主要是因為傳動軸本身質量不平衡以及安裝角度引起的次級力矩；發動機振動源，主要是來自汽缸內周期變化的氣體壓力和曲柄機構運動產生的慣性力。

3 振動問題分析及優化

3.1 振動問題分析

首先根據車輛輪胎、發動機、傳動系統參數計算出，因輪胎、傳動軸一階不平衡激勵和直接擋位下發動機3階不平衡激勵（圖3）。

圖3 車輛主要激勵頻率

車輛平順性試驗結果表明，空載隨機輸入工況下，座椅導軌振動峰值是3.00～4.00 Hz左右，而4.00～8.00 Hz之間是人體敏感區域，因此優化的主要目標是在此頻域段內[2]。

圖4 空載隨機輸入試驗座椅導軌Z向頻譜

如圖4所示，座椅振動峰值主要在3.00～4.00 Hz左右，而且座椅平面峰值也在此頻率段內切振動得到放大。結合CAE計算的整車模態結果，駕駛室的垂直模態頻率為3.00 Hz，車輛在低速時因輪胎一階不平衡帶來的3.00 Hz激勵影響，這樣此激勵經過車架傳遞到駕駛室過程中垂直方向的振動得到放大。

因此，影響車輛平順性的因素在于座椅本體及駕駛室懸置本身模態在3.00～4.00 Hz附近的振動存在問題，主要對座椅和駕駛室懸置剛度進行優化[3]。座椅結構優化措施有：改變彈性元件的彈性參數；選用帶有可變阻尼的減振器；避免與駕駛室懸置、底盤懸置、發動機懸置共振。優化方案如圖5所示。

圖5 優化方案

3.2 優化結果

根據上述方案進行試驗驗證，選取座椅導軌平面均方根值作為參考依據，方案三的結果較原車相比降低10%以上，車輛舒適性主觀感覺良好，振動較之前有明顯改善（圖6）。

圖6 空載隨機輸入優化結果