浅述商用车驾驶室悬置系统隔振特性与优化研究

[摘 要]近些年，随着社会经济的迅猛发展，商用车的广泛使用使得人们对商用车的要求也在提高，因此提高商用车的舒适性已成为国内外汽车行业研究的一个热点问题现在对本文首先简要阐述商用车驾驶室悬置系统，并以此对驾驶室内振动影响因素以及驾驶室悬置系统优化设计进行了分析，以供大家参考研究。

[关键词]商用车；驾驶室；悬置系统；隔振；优化

中图分类号：U463.33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0124-01

1 商用车驾驶室悬置的研究价值初探

现在中国汽车产业持续快速发展，由中国汽车工业协会统计数据显示，2016年全国汽车累计总销量突破两千万辆，其中商用车的增速最为明显。近年来，随着电商市场的火爆，全国快递业的迅猛发展，将给商用车的增长带来很大发展空间。商用车销量持续的增加意味着客户对商用车市场的需求，同时企业加大对商用车研发和生产也是必不可少的。

商用车作为长途运输的交通工具，整车的振动与噪声指标逐渐成为用户选择的重要参考，研究表明长期处于高强度的全身振动容易影响腰部及消化系统患病概率的增加。因此，NVH特性能够全面的评价汽车制造质量问题。通常用户对汽车最直观的感受通过NVH特性的好坏来反映。汽车新车型的开发过程和改善已有汽车乘坐舒适性都需要基于NVH特性的研究上完成。而对商用车驾驶室悬置的优化设计研究，对提高商用车NVH特性有着重要意义。

2 驾驶室悬置系统的主要功能

驾驶室悬置系统的主要功能是支承驾驶室。驾驶室悬置系统需要承受驾驶员及驾驶室的重量，引导驾驶室垂直运动，并保持驾驶室的工作高度。驾驶室悬置系统另一个主要作用是隔振。驾驶室悬置系统应该能够隔离和衰减从车架传递到驾驶室内的振动，保证驾驶室的舒适性。

驾驶室悬置系统还需要保证驾驶室的安全性。驾驶室悬置系统应该能够承受冲击载荷，并吸收冲击能量，防止在冲击载荷作用下，驾驶室产生过大位移，导致悬置结构失效，对驾驶室员造成伤害。

3 驾驶室内振动影响因素分析

3.1 驾驶室前、后悬置螺旋弹簧刚度影响分析

3.1.1 在各车速下分别将驾驶室前、后悬置螺旋弹簧刚度适当改变，变化范围为±20%。通过仿真，结果表明座椅滑轨位置x，y，z三个方向加速度均方根值随着驾驶室前悬置刚度的增大而升高，随着驾驶室前悬置刚度减小而降低，这主要是由于驾驶室悬置系统的激励频率大部分高于其固有频率，随着刚度的增加驾驶室悬置系统固有频率提高，激励频率接近固有频率，造成振动增大。相反降低刚度会改善滑轨位置振动。

3.1.2 同时，仿真结果表明滑轨位置加速度均方根值随着驾驶室前悬置刚度的增大而增加，刚度的减小而减少。这是由于发动机的激励频率远大于驾驶室悬置系统固有频率，而螺旋弹簧刚度增大会导致系统的固有频率提高，增大驾驶室悬置系统对激励的振动传递率，造成滑轨位置振动增大。相反降低螺旋弹簧刚度会使滑轨位置振动降低。

3.2 驾驶室前、后悬置阻尼影响分析

在各车速下分别改变驾驶室前、后悬置阻尼系数，变化范围为±20%，随着阻尼系数的增加滑轨的三向加速度均方根变大，随着阻尼系数的降低而滑轨三向加速度均方根值有所下降。由于行驶工况下驾驶室悬置系统的激励主要来自高于其自身固有频率的激励，此时增大阻尼会导致驾驶室悬置系统振动传递率增大，使传递到驾驶室内振动增加。而分别将驾驶室前、后悬置阻尼曲线做适当改变，阻尼曲线随之变化。随着阻尼系数的增加和减少滑轨加速度均方根相应的增大和减小。这是由于动力总成激励远高于驾驶室悬置固有频率，增大系统阻尼会增大振动传递率造成。

3.3 悬架刚度影响分析

在各车速下分别将前悬架和平衡悬架刚度改变并进行仿真，变化范围为各自悬架刚度的±20%。仿真曲线表明，滑轨位置振动随着悬架刚度增大而增加，随着刚度降低而减小。这是由于路面激励频率主要范围在0.33～28.3Hz，而模型前悬架簧载质量固有频率在2.73Hz，非簧载质量固有频率在10.6Hz。因此降低悬架刚度可以改善悬架系统对频率在2.73Hz以上振动的衰减，从而降低驾驶室内振动，而增加悬架刚度会恶化驾驶室内振动。

4 驾驶室悬置系统优化设计分析

4.1 驾驶室的振动问题会直接影响商用车的品质，品质优越的商用车应该保证无论车辆行驶在良好或恶劣路面条件下，驾驶室内振动都能够令驾驶员感到满意。通过第五章的分析，基础车在行驶工况下驾驶室内振动问题较为突出，驾驶室悬置系y与悬架簧载质量固有频率存在共振问题，平顺性不理想。因而有必要提高车辆的隔振能力，降低驾驶室内的振动，改善驾驶室内的舒适性。

4.2 在行驶工况下，车辆的隔振性能主要与悬架以及驾驶室悬置的结构、刚度和阻尼参数有关。由于悬架的刚度关系到车辆操纵稳定性，不宜进行改进设计，因此改善驾驶室舒适性应主要从驾驶室悬置参数的优化设计着手，合理的对驾驶室悬置位置，刚度以及阻尼参数进行匹配。

4.3 将驾驶室悬置系统中螺旋弹簧替代为空气弹簧。空气弹簧是一种利用压缩空气的弹性复原力工作的弹性元件，按照结构和工作原理空气弹簧可以分为囊式结构和膜式结构两种。囊式结构主要通过气囊的挠曲变形获得非线性的刚度特性，一般占用空间较大。由于驾驶室悬置结构空间有限，因此无法采用该结构。

结语

综上，由于商用车行驶工况复杂，长途运输中驾驶时间长，驾驶员容易疲劳，会对其健康产生不良的影响，甚至可能由疲劳引发交通事故。而汽驾驶室悬置系统可以有效的隔离路面和动力总成传递到驾驶室的振动，是改善驾驶室舒适性最直接有效的方式。

参考文献

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