王娜娜

摘 要：卡車駕駛室懸置系統(tǒng)把車輛的震動(dòng)、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(guó)、內(nèi)外卡車駕駛室懸置系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，綜述了卡車駕駛室懸置系統(tǒng)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(guān)鍵詞：卡車;駕駛室懸置;阻尼

1 引言

卡車駕駛室懸置系統(tǒng)對(duì)于駕乘人員的安全性和舒適性非常重要，隨著社會(huì)和卡車技術(shù)的發(fā)展，人們也越來(lái)越關(guān)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(huán)境，減小卡車的震動(dòng)對(duì)駕駛員造成的傷害，國(guó)、內(nèi)外專家對(duì)卡車駕駛室懸置系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究。例如：在國(guó)內(nèi)，陳靜用ADAMS仿真軟件，建立了某車輛駕駛室懸置系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)駕駛室懸置阻尼及剛度進(jìn)行了匹配[1];陳無(wú)畏采用DOE和正交試驗(yàn)原理相結(jié)合的方法，對(duì)駕駛室空氣懸置系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化分析，很大程度上提高了整車行駛平順性[2];周長(zhǎng)城對(duì)卡車駕駛室懸置系統(tǒng)減震器進(jìn)行了大量的研究[3]。在國(guó)外，專家主要用NVH性能分析的方法對(duì)駕駛室懸置系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)力學(xué)模型非常復(fù)雜，計(jì)算分析起來(lái)很困難;有些措施試驗(yàn)研究成本太高;采用有限元分析和NVH性能分析方法對(duì)駕駛室懸置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，不能給出阻尼比的計(jì)算方法，設(shè)計(jì)結(jié)果不夠精確。本文針對(duì)以上問(wèn)題著重對(duì)駕駛室懸置系統(tǒng)阻尼比的計(jì)算方法進(jìn)行探討，分析卡車駕駛室懸置系統(tǒng)最佳阻尼匹配。

2 卡車駕駛室懸置三自由度振動(dòng)模型

如圖1所示，建立卡車駕駛室懸置三自由度振動(dòng)模型。

根據(jù)三自由度振動(dòng)模型，得出振動(dòng)微分方程為：

將上述微分方程進(jìn)行拉普拉斯變換得到：

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

車輪垂直振動(dòng)位移z1對(duì)路面不平度q的頻響函數(shù)為：

3 駕駛室懸置系統(tǒng)最優(yōu)阻尼比

3.1 基于舒適度

將公式（3）對(duì)時(shí)間t二次求導(dǎo)數(shù)，可得到對(duì)的頻響函數(shù)為：

根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論計(jì)算得出駕駛室垂直振動(dòng)加速度響應(yīng)均方值為：

利用Matlab迭代積分計(jì)算得出的幅頻特性平方的積分表達(dá)式代入公式（6），得出駕駛室加速度響應(yīng)的均方值，然后將對(duì)求偏導(dǎo)數(shù)，可計(jì)算出基于舒適度最優(yōu)的駕駛室懸置系統(tǒng)阻尼比。

3.2 基于安全性

將公式（4）對(duì)時(shí)間t二次求導(dǎo)數(shù)，可得到對(duì)的頻響函數(shù)為：

根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論計(jì)算得出車輪動(dòng)載對(duì)路面速度輸入的頻響函數(shù)為：

利用Matlab迭代積分計(jì)算得出其幅頻特性平方的積分表達(dá)式代入式（8），得車輪動(dòng)載響應(yīng)均方值。然后將對(duì)阻尼比求偏導(dǎo)數(shù)，可計(jì)算出基于安全性最優(yōu)的駕駛室懸置系統(tǒng)阻尼比。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究卡車駕駛室懸置系統(tǒng)，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(shí)應(yīng)側(cè)重于卡車的乘坐舒適性。根據(jù)上面求得的和，利用黃金分割原理，確定駕駛室懸置系統(tǒng)的最優(yōu)阻尼比，即：

4 小結(jié)

通過(guò)對(duì)三自由度振動(dòng)模型分析，建立了卡車駕駛室懸置系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分別計(jì)算得出了基于舒適性和安全性的駕駛室懸置系統(tǒng)最優(yōu)阻尼比和，然后采用黃金分割法建立了黃金分割最優(yōu)阻尼比解析計(jì)算式，確定駕駛室懸置系統(tǒng)的最優(yōu)阻尼比。

參考文獻(xiàn)：

[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(tǒng)的匹配優(yōu)化[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2009，39（5）： 1125-1129.

[2]陳無(wú)畏，王磊，陳曉新. 重型牽引車全浮式駕駛室懸置參數(shù)的優(yōu)化與匹配分析[J]. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，33（10）：1446-1449.

[3]周長(zhǎng)城，顧亮.筒式減振器疊加節(jié)流閥片開(kāi)度與特性試驗(yàn)[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)，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.