某全浮式駕駛室卡車平順性優(yōu)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(chǎn)生的振動和沖擊環(huán)境對乘員舒適性的影響在一定界限之內(nèi)，主要根據(jù)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(jìn)行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)車輛車速穩(wěn)定進(jìn)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(fù)采集，至少獲得4組一致性較好的數(shù)據(jù)。試驗工況如表1所示。參數(shù)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)《GB／T 4970-1996 汽車平順性隨機(jī)輸入行駛試驗方法》。

2 平順性問題

2.1 平順性試驗結(jié)果對比

通過與國外競品車進(jìn)行平順性隨機(jī)輸入試驗對比，結(jié)果表明，測試車輛總加權(quán)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(yōu)于國產(chǎn)某品牌車型（圖2）。

圖1 國產(chǎn)車輛空載隨機(jī)輸入結(jié)果

圖2 競品車空載隨機(jī)輸入結(jié)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(tǒng)計特性；車輪不平衡,主要是因為車輪質(zhì)量、尺寸或剛度分布不均勻?qū)е碌?；傳動軸不平衡,主要是因為傳動軸本身質(zhì)量不平衡以及安裝角度引起的次級力矩；發(fā)動機(jī)振動源，主要是來自汽缸內(nèi)周期變化的氣體壓力和曲柄機(jī)構(gòu)運(yùn)動產(chǎn)生的慣性力。

3 振動問題分析及優(yōu)化

3.1 振動問題分析

首先根據(jù)車輛輪胎、發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)參數(shù)計算出，因輪胎、傳動軸一階不平衡激勵和直接擋位下發(fā)動機(jī)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(jié)果表明，空載隨機(jī)輸入工況下，座椅導(dǎo)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(qū)域，因此優(yōu)化的主要目標(biāo)是在此頻域段內(nèi)[2]。

圖4 空載隨機(jī)輸入試驗座椅導(dǎo)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(nèi)切振動得到放大。結(jié)合CAE計算的整車模態(tài)結(jié)果，駕駛室的垂直模態(tài)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(jīng)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(tài)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(jìn)行優(yōu)化[3]。座椅結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施有：改變彈性元件的彈性參數(shù)；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(fā)動機(jī)懸置共振。優(yōu)化方案如圖5所示。

圖5 優(yōu)化方案

3.2 優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)上述方案進(jìn)行試驗驗證，選取座椅導(dǎo)軌平面均方根值作為參考依據(jù)，方案三的結(jié)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(jī)輸入優(yōu)化結(jié)果