中重型卡车开始采用自主开发的螺旋弹簧悬置北汽福田欧曼、陕汽德龙等国产重型卡车驾驶室使用了引进的螺旋弹簧悬置。
年月上海车展一汽展示的重型卡车驾驶室前后悬置全部采用自主开发空气弹簧悬置。
悬浮式驾驶室悬置系统己经成为中重型卡车产品特征之一正逐步取代橡胶悬置成为商用车的标准配置。
在世纪年代人们对车辆平顺性的研究主要还是基于经验设计【’”’。
那时人们对橡胶衬套在抑制高频振动中的作用已有所认识。
以为核心人物的关于汽车行驶平顺性问题的争论一直延续到年代术其中对很多重要问题如车身振动固有频率、车身俯仰固有频率及其与前后悬架刚度武汉理二大学硕士学位论文匹配关系等的讨论极为有意义。
从年代初到年人们建立了简单的两自由度动力学模型建立了试验台开始进行有关行驶特性的研究。
但随着计算机技术的发展人们对模型精度的要求提高车辆模型变得越来越复杂建立模型的工作量也越来越大。
代表性的有建立的十五自由度模型和美国密西根大学建立的十七自由度模型【引这些模型通过拉格朗日或牛顿力学方法建立动力学微分方程然后在计算机上进行数值求解为研究人员对汽车系统多自由度模型的建立提供了指导。
我国的研究人员在整车平顺性研究方面也做了很多工作提出了许多进行车辆平顺性分析的方法。
中国农业大学车辆与交通学院的王国权等人运用常规方法推导了包括主悬架系统与司机座椅在内的自由度汽车动力学方程利用烈仿真工具对乘用车在级路面行驶时的平顺性进行了时域仿真分析【。
重庆大学的樊兴华、黄席樾等人在考虑发动机激励的情况下建立了乘用车自由度运动学模型推导了动力学方程编制计算程序进行了仿真计算【¨其思想是常规推导动力学方程的方法需要编制较繁琐计算程序。
华中科技大学高红华、陈学东等人在同时考虑主悬架系统、动力总成和司机座椅的情况下建立了自由度模型并推导了动力学方程运用随机振动理论对汽车行驶时的振动特性进行了模拟【】该文献虽然涉及到了驾驶室但其将车架与驾驶室看作整体进行研究没有涉及到全浮式驾驶室悬置概念。
广州汽车研究开发中心的孙建成将整车简化成二维自由度的线性振动系统模型考虑了车体弹性和发动机支撑影响【但其振动模型依然将车架与驾驶室看作整体对驾驶室悬置问题没有进行研究而且将三维问题简化为二维问题难以考虑座椅多方向的振动。
综合上述文献发现它们所进行的研究均采用常规推导动力学方程进行模拟计算的方法计算过程都较复杂虽然对整车对象的简化不同但均未涉及到驾驶室悬置。
对商用车驾驶室二级隔振系统的研究是结合驾驶室悬置系统与底盘主悬架系统的整车平顺性研究。
由于汽车是一个复杂的多体系统外界载荷的作用复杂多变从而使汽车动力学模型的建立、分析、求解一直是个难题。
随着科学技术的快速发展更先进的分析方法如现代振动理论、模态分析理论、多体系统动力学等在汽车振动分析上的应用使得人们对汽车平顺性的预测较之过去有了更大的提高。
同时计算机技术的提高及相关应用软件的开发使得复杂机构的建模成为可能。
如多体系统动力学分析软件如和虚拟样机技术的应用使复杂的车辆模型得以明确表达和方便求解。
目前这种利用多体系统动力学和虚拟样机技术的方武汉理工大学硕十学位论文法在国内外汽车振动分析研究中正越来越广泛的被应用。
多体系统动力学包括多刚体系统动力学和多柔体系统动力学是研究多体系统运动规律的学科。
多刚体系统动力学是在经典力学基础上产生的新学科分支由欧拉、拉格朗日等人奠基发展至今己约有两百多年的历史。
采用多刚体动力学研究汽车动力学的显著特点是将模型中所有部件都当作刚体来对待。
这种方法目前被广泛应用到汽车方面的各种研究中。
年美国公司的研究人员介绍了一种地面车辆通用多体动力学模型的性能讨论了通用多体动力学计算程序中标准单元的开发同时介绍了轮式车辆与刚性路面相互作用的模型。
建立驾驶室悬置隔振系统的多体动力学模型分析其减振能力并对设计参数进行优化。
年撰文论述了当时道路车辆动力学数学模型的情况及存在的问题总结了与车辆有关的多体动力学模型发展状况和提高模型效率的策略【。
这一阶段的研究主要还是模型建立方法的探索。
九十年代中期多体动力学计算机仿真技术趋于成熟并开始广泛运用于实践。
年的研究人员利用已有软件建立了叉车车体的多刚体动力学模型和轮胎垂直动力学模型并通过实验数据进行了验证在随后的研究中该模型被用于开发一种低频悬置驾驶室另外还开始在其基础上开发振动试验程序计【—。
在关注整车性能仿真的同时对车辆驾驶室悬置性能的分析和优化也成为研究热点。
年和利用两自由度的卡车驾驶室模型用约束优化方法以最小化驾驶室角加速度、垂直位移、垂直速度、垂直加速度和变化率为目标进行了优化计算和比较分析【。
年为提高农用机械的乘坐舒适性和工作效率建立了拖拉机的多刚体计算模型并对驾驶室悬置系统做了一系列的仿真分析。
年等人建立了农用机械驾驶室悬置系统的六自由度线性模型并通过实验验证了模型的正确性在随后的研究中又以改善乘坐舒适性为目标对驾驶室悬置系统的阻尼、刚度和固有频率作了优化【】。
国内自九十年代开始逐渐在车辆研究中应用多体动力学仿真软件。
年宋健等人利用机械系统分析软件建立了一节牵引车和五节双轴转向拖车组成的自由度动力学模型采用模型参数化方法讨论了设计参数对主、拖车同辙性的影响并以同辙性为目标对汽车列车作了优化设计获得了满意效果【。
其后李军等人使用建立了整车的多刚体系统模型进行了某轻型越野车的整车动力学仿真分析研究了悬架几何参数对汽车稳态转向特性的影响【。
年北京工业大学的王国权、杨文通等人在综合运用虚拟样机技术和多武汉理工大学硕十学位论文刚体动力学理论的基础上建立了虚拟整车模型对汽车平顺性的虚拟试验问题进行了探讨【。
该文献综合虚拟样机技术和多刚体动力学理论建立了更接近真实车辆的数字化虚拟模型使仿真过程更直观。
从文献的研究可以看出综合运用虚拟样机技术和多刚体动力学理论进行整车平顺性分析具有建模简单、仿真便捷的优点。
但文献的研究重点在虚拟样机的应用上对悬浮式驾驶室商用车平顺性的研究没有涉及。
运用多刚体系统动力学进行研究是将所有部件都当作刚体来对待忽略它们的柔性变形所以应用该方法分析得到的结果经常与实验测得的数据有一定差距不能很准确地运用于生产指导。
在多刚体动力学理论不断发展成熟的同时有关柔性多体动力学的理论研究实际上也已经开始。
自年代后期国内也连续召开了一些学术讨论会推动这一学科的发展。
到目前为止柔性多体系统动力学的研究虽然取得一些成果但是远没有达到多刚体系统动力学的研究水平。
到现在柔性多体系统动力学在汽车平顺性方面的研究和应用还比较少近几年国内才开始见到少量有关采用刚柔多体动力学方法对汽车进行动力学分析的报道。
年华中科技大学杨波、王学林等人建立了基于弹性梁弯曲振动理论和模态分析法的研究多轴汽车平顺性的柔性模型并应用建立的柔性模型分析了车速、路面等级、悬挂质量的分布、车架刚度以及悬架系统的刚度和阻尼对多轴汽.
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