重型商用车驾驶室振动舒适性研究

论文摘要

随着国民经济持续高速发展,商品流通快速增加,国内高速公路迅速普及,重型商用汽车在近年来呈现了爆发式增长,已逐渐成为公路运输的主要工具。同时汽车技术的进步,人民生活水平不断提高以及我国交通路面条件的提高,用户对商用车的乘坐舒适性也提出了更高的要求。商用车除了保证正常的运输货物,以及安全性外,还希望具有更好的舒振动适性。振动舒适性已经成为商用车的主要性能指标之一。本论文基于道路试验,综合以往仿真优化的优点,从驾驶室结构和驾驶室悬置参数两个方面进行优化来提高某重型商用车驾驶室振动舒适性:通过道路试验,对驾驶室振动舒适性进行了客观评价,结果表明优化其振动舒适性的必要性,同时获得了仿真模型的激励和验证信号。在驾驶室结构优化方面,首先建立了驾驶室壳单元有限元模型,其次,对驾驶室进行静态刚度和模态分析,最后对其进行了结构优化。结构优化后,驾驶室整体扭转刚度提高19%,一阶整体扭转频率提高2.9Hz。把结构优化前后的驾驶室有限元模型导入到ADAMS中,建立驾驶室的柔体动力学模型,以道路试验测得的驾驶室下的信号为激励在频域内进行仿真,以加权加速度均方根值为评价目标,在ADAMS中对结构优化前后的驾驶室振动舒适性进行了量化对比,结果表明:不同车速下,驾驶员座椅处加权加速度均方根值均降低,其中60km/h时,降低达6.2%。在驾驶室悬置优化方面,利用柔性化的驾驶室建立其悬置系统的多体动力学模型,并验证了模型的正确性,以道路试验测得的悬置下的信号为激励,以加权加速度均方根值为评价目标,在频域内对悬置的刚度和阻尼进行了正交试验优化。通过极差分析,分析出前后悬阻尼对评价目标影响比较大;悬置参数优化后,不同车速下,驾驶员座椅处加权加速度均方根值均降低,其中60km/h时,降低9.6%;在时域里对参数优化之后悬置的动扰度变化进行研究,驾驶室悬置动扰度平均降低21%。通过对驾驶室本体结构、驾驶室悬置参数进行优化,使该车驾驶室较好的满足了振动舒适性要求。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 2 基础理论与软件简介
• 2.1 基础理论概述
• 2.1.1 结构优化的思路及原理
• 2.1.2 灵敏度分析基本理论
• 2.1.3 正交试验基本知识
• 2.2 主要软件简介
• 2.2.1 有限元软件ALTAIR HYPERWORKS
• 2.2.2 动力学软件MD ADAMS
• 2.3 本章小结
• 3 振动舒适性评价及道路试验
• 3.1 振动舒适性评价方法
• 3.1.1 ISO2631 内容简介
• 3.1.2 振动舒适性客观评价方法建立
• 3.2 道路试验及结果分析
• 3.2.1 振动舒适性道路试验
• 3.2.2 道路试验结果分析
• 3.3 本章小结
• 4 驾驶室静动态分析及结构优化
• 4.1 驾驶室有限元模型建立
• 4.1.1 模型建立的原则
• 4.1.2 网格质量控制
• 4.1.3 连接方式的模拟
• 4.1.4 驾驶室有限元模型
• 4.2 驾驶室静态刚度分析
• 4.2.1 刚度分析原理
• 4.2.2 扭转刚度分析
• 4.2.3 弯曲刚度分析
• 4.2.4 窗洞及门洞变形分析
• 4.3 驾驶室模态分析
• 4.3.1 模态分析理论
• 4.3.2 驾驶室本体模态分析
• 4.4 驾驶室结构灵敏度分析及优化
• 4.4.1 驾驶室板件灵敏度计算
• 4.4.2 驾驶室板件尺寸优化过程及结果分析
• 4.4.3 结构优化前后驾驶室振动舒适性对比分析
• 4.5 本章小结
• 5 驾驶室悬置参数优化
• 5.1 驾驶室悬置系统建模
• 5.1.1 驾驶室悬置系统主要元件参数获取
• 5.1.2 前后悬置的结构特点及其运动副的建立
• 5.1.3 驾驶室及横向稳定杆的柔性化处理
• 5.2 驾驶室悬置模型验证
• 5.2.1 静平衡及自由度验证
• 5.2.2 加权加速度均方根值的验证
• 5.2.3 悬置系统的模态分析验证
• 5.3 驾驶室悬置参数的正交试验优化
• 5.3.1 试验方案的确定
• 5.3.2 正交试验结果分析
• 5.3.3 驾驶室前后悬动挠度分析
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后续工作展望及建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录