卡車駕駛室懸置系統最優阻尼比研究綜述

王娜娜

摘 要：卡車駕駛室懸置系統把車輛的震動、沖擊直接傳遞給駕駛員，從而造成駕駛員的傷害。文章介紹了國、內外卡車駕駛室懸置系統的研究現狀，綜述了卡車駕駛室懸置系統的模型及最佳阻尼比匹配方法，并探討了今后的研究工作。

關鍵詞：卡車;駕駛室懸置;阻尼

1 引言

卡車駕駛室懸置系統對于駕乘人員的安全性和舒適性非常重要，隨著社會和卡車技術的發展，人們也越來越關注和重視卡車的安全性和舒適性。因此，為了改善駕駛員的駕駛環境，減小卡車的震動對駕駛員造成的傷害，國、內外專家對卡車駕駛室懸置系統進行了大量的研究。例如：在國內，陳靜用ADAMS仿真軟件，建立了某車輛駕駛室懸置系統的動力學模型，并對駕駛室懸置阻尼及剛度進行了匹配[1];陳無畏采用DOE和正交試驗原理相結合的方法，對駕駛室空氣懸置系統進行了優化分析，很大程度上提高了整車行駛平順性[2];周長城對卡車駕駛室懸置系統減震器進行了大量的研究[3]。在國外，專家主要用NVH性能分析的方法對駕駛室懸置系統進行研究，并且采用有限元分析的方法，極大的改善了駕乘人員的舒適性及安全性[4]。以上研究在很大程度上提高了卡車行駛安全性和駕駛室舒適性。但是也存在很多缺陷，例如 ：很多情況下，建立的駕駛室懸置多體動力學模型非常復雜，計算分析起來很困難;有些措施試驗研究成本太高;采用有限元分析和NVH性能分析方法對駕駛室懸置參數進行優化，不能給出阻尼比的計算方法，設計結果不夠精確。本文針對以上問題著重對駕駛室懸置系統阻尼比的計算方法進行探討，分析卡車駕駛室懸置系統最佳阻尼匹配。

2 卡車駕駛室懸置三自由度振動模型

如圖1所示，建立卡車駕駛室懸置三自由度振動模型。

根據三自由度振動模型，得出振動微分方程為：

將上述微分方程進行拉普拉斯變換得到：

把代入公式（2）中，計算得出駕駛室的垂直位移z3相對于路面不平度q的頻響函數為：

車輪垂直振動位移z1對路面不平度q的頻響函數為：

3 駕駛室懸置系統最優阻尼比

3.1 基于舒適度

將公式（3）對時間t二次求導數，可得到對的頻響函數為：

根據隨機振動理論計算得出駕駛室垂直振動加速度響應均方值為：

利用Matlab迭代積分計算得出的幅頻特性平方的積分表達式代入公式（6），得出駕駛室加速度響應的均方值，然后將對求偏導數，可計算出基于舒適度最優的駕駛室懸置系統阻尼比。

3.2 基于安全性

將公式（4）對時間t二次求導數，可得到對的頻響函數為：

根據隨機振動理論計算得出車輪動載對路面速度輸入的頻響函數為：

利用Matlab迭代積分計算得出其幅頻特性平方的積分表達式代入式（8），得車輪動載響應均方值。然后將對阻尼比求偏導數，可計算出基于安全性最優的駕駛室懸置系統阻尼比。

國內外學者研究卡車駕駛室懸置系統，最主要目的還是為了提高駕乘人員的乘坐舒適性，所以在確定阻尼比時應側重于卡車的乘坐舒適性。根據上面求得的和，利用黃金分割原理，確定駕駛室懸置系統的最優阻尼比，即：

4 小結

通過對三自由度振動模型分析，建立了卡車駕駛室懸置系統的數學模型，分別計算得出了基于舒適性和安全性的駕駛室懸置系統最優阻尼比和，然后采用黃金分割法建立了黃金分割最優阻尼比解析計算式，確定駕駛室懸置系統的最優阻尼比。

參考文獻：

[1]陳靜，曹曉林，王登峰，張斌等. 重型商用車駕駛室空氣懸置系統的匹配優化[J]. 吉林大學學報（工學版），2009，39（5）： 1125-1129.

[2]陳無畏，王磊，陳曉新. 重型牽引車全浮式駕駛室懸置參數的優化與匹配分析[J]. 合肥工業大學學報（自然科學版），2010，33（10）：1446-1449.

[3]周長城，顧亮.筒式減振器疊加節流閥片開度與特性試驗[J]. 機械工程學報，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.