駕駛室懸置系統的研究綜述

劉文晨 孫曉幫 李歡 宋榮華

摘 要：駕駛室懸置系統對提高貨車的平順性和舒適性有著重要的作用。文章首先介紹駕駛室懸置系統的研究現狀，然后介紹了懸置系統的結構與作用，最后對剛度可調駕駛室懸置系統的發展進行了展望。

關鍵詞：駕駛室;平順性;剛度可調

中圖分類號：G353.11? 文獻標識碼：A? 文章編號：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

隨著生活水平的日益提高和科學技術水平的不斷進步以及汽車行業的逐步發展，人們不僅對乘用車的要求越來越高，對商用車的乘坐舒適性、操作穩定性和行駛平順性也在逐漸提高標準。駕駛室懸置系統作為貨車的重要組成部分之一，具有隔振性能，為提高貨車的平順性有著重要作用。在長途運輸中起著重要的作用。由于長時間的駕駛和路面顛婆的影響，時常會讓駕駛員感到疲勞和不舒適，使得駕駛難度上升。

1 懸置系統的研究現狀

2017年單長洲，王火文，陳超三人針對一款重卡的駕駛室懸置系統進行研究，首先測量相關參數，其次通過 ADAMS軟件建立駕駛室懸置系統的多體動力學模型，最后分析和評價駕駛室懸置系統的模態和解耦率，為懸置系統的隔振率優化提供理論基礎和改進方向[1]。同年5月武漢理工大學的周才通過整車道路試驗完成了對懸置下端激勵數據的采集，切獲得了懸置上端用于驗證仿真模型的加速度數據[2]。太原理工大學機械工程專業的劉維達以某自卸車為試驗對象，結合試驗分析與有限元分析、多體動力學分析等方法，得到了自卸車駕駛室空氣懸置系統的優化匹配方案[3]。

2018年6月同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院的劉國漪、周勁松和海南大學機電工程學院的張少波借助ABAQUS軟件建立了膜式空氣彈簧靜、動態特性的有限元模型，分析不同因素對空氣彈簧垂向特性的影響，研究發現在某一初始氣壓不變的情況下空氣彈簧的動剛度會隨著振動頻率發生改變，以適應不同的車況[4]。

2 駕駛室懸置系統的結構與主要作用

駕駛室懸置系統由前懸置和后懸置組成，一般通過四點與車架連接，每個懸置通常由車架連接件、彈性元件、阻尼元件、駕駛室連接件和導向機構組成[5]。

駕駛室懸置系統主要作用如下：支承作用，支撐并承受駕駛室及乘員的重量，引導駕駛室的垂直運動，保持駕駛室的運行高度;隔振作用，減緩因行駛時由路面和動力總成引起的駕駛室振動，從而改善駕駛室的平順性和舒適性;保證駕駛室的正常翻轉，以便車輛維修;保證駕駛室的安全性，承受沖擊載荷，吸收沖擊能量。

3 駕駛室懸置系統分類

3.1 按照與車架的連接形式分類

按照與車架的連接形式分類，駕駛室懸置可分為固定式懸置和懸浮式懸置，而懸浮式懸置又分為全浮式懸置和半浮式懸置兩種。固定式懸置是駕駛室和車架用橡膠元件連接，懸浮式懸置是通過彈性元件及阻尼原件與車架相連。半浮式懸置有兩點直接鉸接在車架上，其余兩點通過彈性元件與車架連接;全浮式懸置中四點皆通過彈性元件將駕駛室與車架連接。前者經濟性好且便于布置，后者駕駛室內舒適性更好。

3.2 按彈性元件分類

駕駛室懸置可以分為螺旋彈簧式駕駛室懸置、空氣彈簧式駕駛室懸置和橡膠墊式駕駛室懸置三種類型。

螺旋彈簧式駕駛室懸置具有結構簡單，生產成本低，抗擊能力強，維護方便等優點。但是螺旋彈簧式駕駛室懸置系統通過增加導向機構和側向穩定裝置吸收非軸向力，來保證駕駛室的穩定;螺旋彈簧與阻尼器共同使用來對諧波激勵進行衰減。如圖1所示，前懸置部分為螺旋彈簧式。

空氣彈簧式駕駛室懸置具有低且穩定的固有頻率。空氣彈簧利用密閉氣囊中壓縮空氣所產生的彈性力來實現自身伸張與壓縮，具有較強的非線性特性。空氣彈簧剛度可調，所以懸置系統具有穩定的固有頻率，且其固有頻率較低，故而隔振性能比較穩定，舒適性較好，但其成本較高。如圖2所示，為空氣彈簧式。

橡膠墊式駕駛室懸置系統結構簡單。在前懸置中，在駕駛室與車架連接的套管中設置橡膠元件，而后懸置中橡膠元件采用“V”型布置。前者用于承受垂直載荷和縱向載荷，后者用于承受垂向橫向載荷。無需設置運動導向機構，但駕駛室的舒適性較差。

4 剛度可調駕駛室懸置系統的展望

貨車的長時間、遠距離運輸，決定其會行駛在許多不同的路面上，而最經常駛過的路面有瀝青路面、水泥混凝土路面、粗糙混凝土路面、沙石路面四種。剛度可調駕駛室懸置系統利用空氣彈簧剛度可調的特性，針對上述四種路面，一對一匹配空氣彈簧的剛度，并設計控制剛度的開關。該想法是本人的假設，還需要利用虛擬樣機驗證和實車試驗驗證，如有錯誤，請多多指正。

5 結語

為了更好的提高貨車的平順性，滿足不同路面條件下的平順性，針對不同路面對某車型的駕駛室懸置系統的空氣彈簧減振器進行匹配優化。

參考文獻

[1] 單長洲，王火文，陳超.基于ADAMS的某重型卡車駕駛室懸置振動模態分析[J].汽車實用技術，2017（12）：233-236.

[2] 周才.重卡駕駛室懸置系統試驗及仿真優化[D].武漢理工大學， 2017.

[3] 劉維達.基于平順性的自卸車駕駛室空氣懸置系統參數優化匹配[D].太原理工大學，2017.

[4] 劉國漪，張少波，周勁松.汽車空氣彈簧動靜剛度特性分析[J].海南大學學報（自然科學版），2018，36（02）：197-202.

[5] 王楷焱，商用車駕駛室懸置系統隔振特性與優化研究[D].吉林大學，2011.