車身懸置布置及參數對乘坐舒適性的影響

曹 俊

（安徽省計量科學研究院，安徽 合肥 230051）

車身懸置布置及參數對乘坐舒適性的影響

曹 俊

（安徽省計量科學研究院，安徽 合肥 230051）

以某款卡車為研究樣本，從幾大的方面對影響乘坐舒適性的因素進行初步的分析，并逐步細化到車身懸置布置角度（懸置姿態(tài)）對車身NVH性能的影響的分析，從而了解車身懸置姿態(tài)對整車乘坐舒適性的影響，分析結果表明，通過改變懸置姿態(tài)來降低駕駛室的垂直和扭轉振動是可行的。

車身懸置；布置姿態(tài)；乘坐舒適性

Abstract:Taking a truck as a research sample, the factors influencing the ride comfort are analyzed from several aspects, and the influence of the angle of the body suspension arrangement (suspension attitude) on the NVH performance of the vehicle body is analyzed step by step. The results show that it is feasible to reduce the vertical and torsional vibration of the cab by changing the attitude of the suspension to understand the influence of the vehicle body posture on the ride comfort of the vehicle.

Keywords: Body suspension; Layout posture; Ride comfort

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-140-03

引言

隨著汽車技術的不斷發(fā)展和進步，商用車駕駛員對駕駛舒適性的要求越來越高，因此在汽車設計時，駕駛舒適性作為一項重要的指標進行評價。在不考慮路況等外界條件，汽車乘坐舒適性主要受：乘坐空間、坐姿、NVH性能、觸碰舒適度（座椅、把手、方向盤、三踏板）、車內光線、車內氣溫、車內氣味、音響性能等方面的影響。而整車 NVH性能影響因素可細分為發(fā)動機性能及懸置匹配、底盤及懸架性能、駕駛室模態(tài)和剛度、車身懸置設計匹配、隔音吸音材料性能、車身內部件安裝配合牢固度等幾大方面。其中車身懸置對NVH的影響主要受懸置安裝位置、安裝角度、動剛度以及阻尼參數等參數的影響，本文就從車身懸置的布置方面來分析車身懸置對駕駛室舒適性的影響。

1 懸置安裝角度對汽車平順性影響的分析

汽車駕駛室懸置是連接駕駛室和車架的機構件。對于這個機構件， 主要提出兩個要求：

（1）減小從車架傳至駕駛室的振動，為駕駛室司機和乘員提供舒適的乘坐條件。

（2）承受和減小車架的彎曲和扭曲運動，保證駕駛室及其總成的使用壽命。

為了滿足以上的要求，在設計懸置時，不僅要考慮車架、駕駛室的振動特性，而且還應考慮到懸置的布置方式、懸置塊的硬度等因素。對于汽車駕駛室，影響舒適性與駕駛室結構強度的主要因素為駕駛室的垂直振動和扭轉振動。可以通過各種方法：如改變駕駛室的結構、改變車架的振型等措施減小駕駛室的振動。

1.1 駕駛室的運動方程

為簡單起見， 首先假設駕駛室為剛體。然后再考慮駕駛室彈性變形的影響。

駕駛室懸置的參數為：前后懸置的剛度分別為K1、K2，阻尼分別為 C1、C2，兩個前懸置點的距離為 2l3，兩個后懸置點的距離為2l4。在汽車前進方向的垂直載面上，前后懸置與鉛垂方向的夾角為 γ（見圖 4)。四個懸置點接受的車架位移干擾分別為 ω11、ω12、ω21、ω22。再考慮到駕駛室本身的結構參數，質量M，質心高h，繞x軸慣性矩IX，繞Y軸慣性矩IY。我們可得到駕駛室的運動解析模型(見圖5)。對于該模型，可以建立起駕駛室垂直運動z，扭轉運動θ和彎曲運動φ的運動微分方程式(1)～(3)。

圖1 前后懸置與鉛垂方向夾角示意圖

圖2 運動解析模型圖

1.2 γ角改變對駕駛室振動的影響分析

由駕駛室的運動方程式(1)～(3)可以看出．懸置塊與垂直方向的夾角直接影響到駕駛室的垂直運動、扭轉運動和彎曲運動。由于垂直運動和扭轉運動對駕駛性能影響較大，所以下面我們僅分析．改變角度γ對垂直加速度和扭轉角加速度的影響。

在式(1)中， 影響Z向運動加速度的主要因素為與Z、φ有關的項，即-2（K1+ K2）Z，-2（K1l1- K2l2）φ，-2（C1+ C2）Z 和-2（C1l1+ C2l2）等。相比較而言， 由車架在懸置點引起的微擾動對駕駛室的垂直運動影響較小． 當懸置支撐角γ變化時， 對駕駛室Z向運動有影響。當 <90°時，增大、cosγ減小， 則1／cosγ增大，從而引起與 、φ有關的項增大，起到抑制駕駛室垂直振動的作用。

在式(2)中，車架的微擾動是造成駕駛室扭轉振動的主要原因。所以等項起主要作用應盡量減小。角運動加速度θ與γ的關系為：當0°≤γ≤45°時，γ增加，則（1-tgγ）減小，從而 減小。而當-45°≤γ≤0°。對， γ增加，則（1-tgγ）增大。從而 增大。由以上分析可知，當角取值范圍為0°≤γ≤45°時，駕駛室的垂直和扭轉振動都比較小。

2 試驗方案

根據以上的理論分析， 同時考慮到工藝的簡單性，設計了三種試驗方案。

方案一為γ角等于0°的后懸布置方案，方案二為γ角效于0°的后懸布置方案，方案三為γ角大于0°的后懸布置方案．三種方案的結構示意圖如圖3-圖5所示。

圖3 方案一

圖4 方案二

圖5 方案三

3 實驗結果及分析

對上述三種懸置布置方案，在一般砂石路上進行了駕駛室振動的道路試驗．試驗條件為：車箱空載， 駕駛室乘員3人，前輪氣壓為 0.39MPa，后輪氣壓為 0.48MPa，車速為30km/h勻速運動。在上述試驗條件下，分別測量、記錄駕駛室前后懸置上下的振動加速度信號，對所取信號進行時域和頻域處理。

圖6 不同懸置角度時駕駛室角振動譜圖

表1 不同懸置布置方案時各測點振動統(tǒng)計結果 單位m／s2

三種懸置布置方案的振動加速度信號統(tǒng)計處理結果列于表1。三種懸置方案的振動傳遞率列于表2。三種懸置方案的駕駛室角振動譜圖為圖 9，相應的最大角加速度譜值列于表2。

表2 不同懸置布置方案時各懸置的振動傳遞率

表3 不同懸置布置方案時駕駛室最大角加速度譜比較

4 結論

（1）由圖6可看出，振動譜峰值分布規(guī)律一致。可見試驗可靠、結果可信。

（2）駕駛室懸置的綜合隔振效果以第三方案最好。

（3）各方案中，第三方案峰值較低。

（4）加大角有利于限制駕駛室角振動，但具體實施比較困難。

（5）改變懸置姿態(tài)來降低駕駛室的振動僅僅是許多措施中的一種．進一步的工作可考慮改變懸置塊的剛度、阻尼、駕駛室的模態(tài)等。

（6）本文綜述了對乘坐舒適性有較大影響的車輛性能因素，并逐步具體到車身懸置布置姿態(tài)對整車 NVH的影響進而了解其對整車乘坐舒適性中的作用，為提高整車乘坐舒適性提供參考。

[1] 劉成譯.重型載貨車乘坐舒適性的計算機模擬分析.當代汽車,1988.6.

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The influence of the truck body suspension arrangement and parameters on ride comfort

Cao Jun
（Anhui Institute of Metrology, Anhui Hefei 230051）

U467.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)18-140-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.048

曹俊，就職于安徽省計量科學研究院。