駕駛室懸置系統(tǒng)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(tǒng)對(duì)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(tǒng)的研究現(xiàn)狀，然后介紹了懸置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與作用，最后對(duì)剛度可調(diào)駕駛室懸置系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：駕駛室;平順性;剛度可調(diào)

中圖分類號(hào)：G353.11? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：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(xué)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步以及汽車行業(yè)的逐步發(fā)展，人們不僅對(duì)乘用車的要求越來(lái)越高，對(duì)商用車的乘坐舒適性、操作穩(wěn)定性和行駛平順性也在逐漸提高標(biāo)準(zhǔn)。駕駛室懸置系統(tǒng)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(zhǎng)途運(yùn)輸中起著重要的作用。由于長(zhǎng)時(shí)間的駕駛和路面顛婆的影響，時(shí)常會(huì)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(tǒng)的研究現(xiàn)狀

2017年單長(zhǎng)洲，王火文，陳超三人針對(duì)一款重卡的駕駛室懸置系統(tǒng)進(jìn)行研究，首先測(cè)量相關(guān)參數(shù)，其次通過(guò) ADAMS軟件建立駕駛室懸置系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)模型，最后分析和評(píng)價(jià)駕駛室懸置系統(tǒng)的模態(tài)和解耦率，為懸置系統(tǒng)的隔振率優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)和改進(jìn)方向[1]。同年5月武漢理工大學(xué)的周才通過(guò)整車道路試驗(yàn)完成了對(duì)懸置下端激勵(lì)數(shù)據(jù)的采集，切獲得了懸置上端用于驗(yàn)證仿真模型的加速度數(shù)據(jù)[2]。太原理工大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)的劉維達(dá)以某自卸車為試驗(yàn)對(duì)象，結(jié)合試驗(yàn)分析與有限元分析、多體動(dòng)力學(xué)分析等方法，得到了自卸車駕駛室空氣懸置系統(tǒng)的優(yōu)化匹配方案[3]。

2018年6月同濟(jì)大學(xué)鐵道與城市軌道交通研究院的劉國(guó)漪、周勁松和海南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的張少波借助ABAQUS軟件建立了膜式空氣彈簧靜、動(dòng)態(tài)特性的有限元模型，分析不同因素對(duì)空氣彈簧垂向特性的影響，研究發(fā)現(xiàn)在某一初始?xì)鈮翰蛔兊那闆r下空氣彈簧的動(dòng)剛度會(huì)隨著振動(dòng)頻率發(fā)生改變，以適應(yīng)不同的車況[4]。

2 駕駛室懸置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與主要作用

駕駛室懸置系統(tǒng)由前懸置和后懸置組成，一般通過(guò)四點(diǎn)與車架連接，每個(gè)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)組成[5]。

駕駛室懸置系統(tǒng)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(dǎo)駕駛室的垂直運(yùn)動(dòng)，保持駕駛室的運(yùn)行高度;隔振作用，減緩因行駛時(shí)由路面和動(dòng)力總成引起的駕駛室振動(dòng)，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(zhuǎn)，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(tǒng)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(guò)彈性元件及阻尼原件與車架相連。半浮式懸置有兩點(diǎn)直接鉸接在車架上，其余兩點(diǎn)通過(guò)彈性元件與車架連接;全浮式懸置中四點(diǎn)皆通過(guò)彈性元件將駕駛室與車架連接。前者經(jīng)濟(jì)性好且便于布置，后者駕駛室內(nèi)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，抗擊能力強(qiáng)，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但是螺旋彈簧式駕駛室懸置系統(tǒng)通過(guò)增加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和側(cè)向穩(wěn)定裝置吸收非軸向力，來(lái)保證駕駛室的穩(wěn)定;螺旋彈簧與阻尼器共同使用來(lái)對(duì)諧波激勵(lì)進(jìn)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(wěn)定的固有頻率?？諝鈴椈衫妹荛]氣囊中壓縮空氣所產(chǎn)生的彈性力來(lái)實(shí)現(xiàn)自身伸張與壓縮，具有較強(qiáng)的非線性特性?？諝鈴椈蓜偠瓤烧{(diào)，所以懸置系統(tǒng)具有穩(wěn)定的固有頻率，且其固有頻率較低，故而隔振性能比較穩(wěn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在前懸置中，在駕駛室與車架連接的套管中設(shè)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(wú)需設(shè)置運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，但駕駛室的舒適性較差。

4 剛度可調(diào)駕駛室懸置系統(tǒng)的展望

貨車的長(zhǎng)時(shí)間、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，決定其會(huì)行駛在許多不同的路面上，而最經(jīng)常駛過(guò)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(diào)駕駛室懸置系統(tǒng)利用空氣彈簧剛度可調(diào)的特性，針對(duì)上述四種路面，一對(duì)一匹配空氣彈簧的剛度，并設(shè)計(jì)控制剛度的開(kāi)關(guān)。該想法是本人的假設(shè)，還需要利用虛擬樣機(jī)驗(yàn)證和實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證，如有錯(cuò)誤，請(qǐng)多多指正。

5 結(jié)語(yǔ)

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(duì)不同路面對(duì)某車型的駕駛室懸置系統(tǒng)的空氣彈簧減振器進(jìn)行匹配優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 單長(zhǎng)洲，王火文，陳超.基于ADAMS的某重型卡車駕駛室懸置振動(dòng)模態(tài)分析[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2017（12）：233-236.

[2] 周才.重卡駕駛室懸置系統(tǒng)試驗(yàn)及仿真優(yōu)化[D].武漢理工大學(xué)， 2017.

[3] 劉維達(dá).基于平順性的自卸車駕駛室空氣懸置系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配[D].太原理工大學(xué)，2017.

[4] 劉國(guó)漪，張少波，周勁松.汽車空氣彈簧動(dòng)靜剛度特性分析[J].海南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，36（02）：197-202.

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