某全浮式驾驶室卡车平顺性优化研究

廖小勇、张辉

（奇瑞商用车有限公司 241000)

1 研究背景

1.1 汽车平顺性的定义

汽车平顺性是指保持汽车在行驶过程中产生的振动和冲击环境对乘员舒适性的影响在一定界限之内，主要根据乘员主观感觉的舒适性来评价[1]。

1.2 平顺性试验方法

1.2.1 试验方法

首先进行数据采集，当车辆车速稳定进入试验路段后，采集各测点位置的加速度时间历程。每组测试车速需重复采集，至少获得4组一致性较好的数据。试验工况如表1所示。参数设置，采样频率范围在0～1 024.00 Hz，分析频率范围在0～100.00 Hz，频率分辨率不低于0.25 Hz。

表1 试验工况

1.3 平顺性评价方法

参考标准《GB／T 4970-1996 汽车平顺性随机输入行驶试验方法》。

2 平顺性问题

2.1 平顺性试验结果对比

通过与国外竞品车进行平顺性随机输入试验对比，结果表明，测试车辆总加权均方根值整体上大于竞品车型（图1），同时竞品车行驶舒适性的主观评价也优于国产某品牌车型（图2）。

图1 国产车辆空载随机输入结果

图2 竞品车空载随机输入结果

2.2 激励源分析

路面不平度，主要用路面功率谱密度描述期统计特性；车轮不平衡,主要是因为车轮质量、尺寸或刚度分布不均匀导致的；传动轴不平衡,主要是因为传动轴本身质量不平衡以及安装角度引起的次级力矩；发动机振动源，主要是来自汽缸内周期变化的气体压力和曲柄机构运动产生的惯性力。

3 振动问题分析及优化

3.1 振动问题分析

首先根据车辆轮胎、发动机、传动系统参数计算出，因轮胎、传动轴一阶不平衡激励和直接挡位下发动机3阶不平衡激励（图3）。

图3 车辆主要激励频率

车辆平顺性试验结果表明，空载随机输入工况下，座椅导轨振动峰值是3.00～4.00 Hz左右，而4.00～8.00 Hz之间是人体敏感区域，因此优化的主要目标是在此频域段内[2]。

图4 空载随机输入试验座椅导轨Z向频谱

如图4所示，座椅振动峰值主要在3.00～4.00 Hz左右，而且座椅平面峰值也在此频率段内切振动得到放大。结合CAE计算的整车模态结果，驾驶室的垂直模态频率为3.00 Hz，车辆在低速时因轮胎一阶不平衡带来的3.00 Hz激励影响，这样此激励经过车架传递到驾驶室过程中垂直方向的振动得到放大。

因此，影响车辆平顺性的因素在于座椅本体及驾驶室悬置本身模态在3.00～4.00 Hz附近的振动存在问题，主要对座椅和驾驶室悬置刚度进行优化[3]。座椅结构优化措施有：改变弹性元件的弹性参数；选用带有可变阻尼的减振器；避免与驾驶室悬置、底盘悬置、发动机悬置共振。优化方案如图5所示。

图5 优化方案

3.2 优化结果

根据上述方案进行试验验证，选取座椅导轨平面均方根值作为参考依据，方案三的结果较原车相比降低10%以上，车辆舒适性主观感觉良好，振动较之前有明显改善（图6）。

图6 空载随机输入优化结果