[发明专利]驾驶室悬置最优阻尼比的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及卡车驾驶室悬置，特别是驾驶室悬置最优阻尼比设计方法。

背景技术

很多卡车采用驾驶室悬置系统，是指采用螺旋弹簧、钢板弹簧或空气弹簧作为弹性支承元件，采用液力减振器作为阻尼元件，能够获得较大行程的悬置系统。由于驾驶室悬置系统属于三质量振动系统（车轮质量、车身质量和驾驶室质量），其分析计算非常复杂，很多国内、外车辆工程方面的专家只好采用简化的单质量振动系统模型进行分析，即将车身振动看作是驾驶室振动的激励输入，因此，只能给出近似的驾驶室悬置系统阻尼比设计值。据所查阅资料可知，目前国内、外车辆工程专家一直未能给出基于三质量振动系统的驾驶室悬置系统最佳阻尼比设计方法。通常根据车辆及驾驶室类型，在一个参考范围(0.2~0.5)内选取一个折中值，然后利用反复试验和修改方法，最终得到某车辆驾驶室悬置系统的阻尼比。随着汽车行业的快速发展，目前驾驶室悬置系统阻尼比设计方法，不能满足车辆发展及驾驶室舒适性的设计要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是通过三质量行驶振动模型及分析，提供一种驾驶室悬置最优阻尼比的设计方法，其设计流程图如图1所示。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的驾驶室悬置系统最优阻尼比的设计方法，其技术方案实施步骤如下： 

(1) 确定驾驶室垂直振动加速度频响函数                                                及车轮动载频响函数：

根据驾驶室单侧悬置质量m₃，单侧悬置弹性系数K_s；前单轮对应的簧上质量m₂，悬架弹簧刚度K，悬架阻尼系数C，簧下质量m₁，轮胎刚度K_t；车轮、车身以及驾驶室的垂直振动位移坐标、和；路面不平度函数及路面功率谱密度值，车辆行驶速度v，及行驶振动微分方程：

；

经拉普拉斯变换，将代入上式，得驾驶室垂直振动加速度频响函数及车轮动载频响函数分别为：

；

；

其中，

；；；

；

；

       ；

       ； ；

       ；

；

；

;

;;

;

;

;

;；C_s为驾驶室悬置待定阻尼；

(2) 确定及的积分表达式：

根据步骤(1)中的及，利用Matlab迭代积分求得驾驶室垂直振动加速度幅频特性平方的积分表达式及车轮动载幅频特性平方的积分表达式；

(3) 确定驾驶室垂直振动加速度均方值及车轮动载均方值的目标函数：

根据C级路面参考空间频率下的路面功率谱密度值，车辆行驶速度v，以及路面速度功率谱，步骤(1)中的和，及步骤(2)中的和，确定驾驶室垂直振动加速度均方值及车轮动载均方值的目标函数分别为：

；                  

；         

(4) 确定基于舒适性的驾驶室悬置最佳阻尼比：

        根据步骤（3）中的驾驶室垂直振动加速度均方值优化目标函数,及，确定基于舒适性的驾驶室悬置最佳阻尼比；

(5) 确定基于安全性的驾驶室悬置最佳阻尼比：

        根据步骤（3）中的车轮动载均方值的优化目标函数,及，确定基于安全性的驾驶室悬置最佳阻尼比；

(6) 确定驾驶室悬置最优阻尼比：

根据步骤(4) 的，步骤(5)中的，确定驾驶室悬置最优阻尼比,即：

。

本发明比现有技术具有的优点：

由于驾驶室三质量振动分析非常复杂，目前国内、外车辆工程专家一直未能给出基于三质量振动系统的驾驶室悬置系统最佳阻尼比设计方法。该驾驶室悬置最优阻尼比设计方法，充分考虑了舒适性及安全性之间的相互矛盾与影响，因此，对于不同车辆参数、驾驶室参数、车辆类型、行驶路况及车速，利用该方法可设计得到准确可靠的驾驶室悬置最优阻尼比，避免反复验证及修改，降低设计及试验费用，缩短开发周期，且使得驾驶室悬置系统达到最佳减振效果。