一种商用车驾驶室悬置布置优化试验装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种商用车驾驶室悬置布置优化试验装置及其优化方法，所述装置包括底座，底座上设有一组对称布置的位移激励动作器，位移激励动作器朝上的一端设有悬置倾角调节装置，商用车驾驶室置于悬置倾角调节装置上方，与计算机终端连接的信号采集装置通过信号采集线路与驾驶室电连接，计算机终端通过控制信号输出线路与位移激励动作器、悬置倾角调节装置连接。这种装置成本低、设置简单，易实现。

主设计要求

1.一种商用车驾驶室悬置布置优化试验装置，其特征在于，包括底座，底座上设有一组对称布置的位移激励动作器，位移激励动作器朝上的一端设有悬置倾角调节装置，商用车驾驶室置于悬置倾角调节装置上方，与计算机终端连接的信号采集装置通过信号采集线路与驾驶室电连接，计算机终端通过控制信号输出线路与位移激励动作器、悬置倾角调节装置连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的商用车驾驶室悬置布置优化试验装置，其特征在于，所述的悬置倾角调节装置包括支撑体、伸缩体和悬置，三者通过螺栓连接，支撑体与伸缩体之间完全紧固，支撑体与驾驶室底部之间适度紧固，使驾驶室可绕螺栓轴线转动，伸缩体与驾驶室之间适度紧固，使驾驶室可绕螺栓轴线转动，伸缩体通过螺栓固定在位移激励动作器上，伸缩体上装有电机、齿轮。

3.根据权利要求1所述的商用车驾驶室悬置布置优化试验装置，其特征在于，所信号采集装置设有振动加速度传感器，振动加速度传感器固定在驾驶室的座椅上。

4.根据权利要求2所述的商用车驾驶室悬置布置优化试验装置，其特征在于，所述伸缩体包括伸缩本体、电机、齿轮以及带有齿条的伸缩杆，电机焊接于伸缩本体上，轴端装有与齿条啮合的齿轮。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及商用车驾驶室悬置，特别是一种商用车驾驶室悬置布置优化试验装置。

背景技术

随着社会经济发展，商用车的使用量逐年增加，其平顺性已经成为车辆技术水平的重要评价标准，使用者也对商用车的汽车平顺性也提出更高要求。驾驶室悬置隔振技术对商用车平顺性具有重要的影响，但目前各大商用车生产商在整车开发中都通过试验对平顺性进行优化，如更换悬置、改变悬置安装角度等方法，少量试验并不一定能得到较好结果，试验具有盲目性，造成平顺性优化周期长、成本高。高校等科研单位多通过软件进行理论方面的振动仿真优化，缺乏实际联系。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种商用车驾驶室悬置布置优化试验装置。这种装置成本低、设置简单，易实现。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种商用车驾驶室悬置布置优化试验装置，包括底座，底座上设有一组对称布置的位移激励动作器，位移激励动作器朝上的一端设有悬置倾角调节装置，商用车驾驶室置于悬置倾角调节装置上方，与计算机终端连接的信号采集装置通过信号采集线路与驾驶室电连接，计算机终端通过控制信号输出线路与位移激励动作器、悬置倾角调节装置连接。

所述位移激励动作器的作用是：根据计算机终端输出的位移激励信号提供与实车行驶时驾驶室悬置受到的相同位移激励。

所述的悬置倾角调节装置包括支撑体、伸缩体和悬置，三者通过螺栓连接，支撑体与伸缩体之间完全紧固，支撑体与驾驶室底部之间适度紧固，使驾驶室可绕螺栓轴线转动，伸缩体与驾驶室之间适度紧固，使驾驶室可绕螺栓轴线转动，伸缩体通过螺栓固定在位移激励动作器上，伸缩体上装有电机、齿轮，用于控制齿条伸缩杆，从而达到改变悬置驾驶室倾角的目的。

所述的驾驶室设有固定支架和座椅，固定支架用于连接商用车驾驶室与悬置倾角改变装置；

所信号采集装置设有振动加速度传感器，振动加速度传感器固定在驾驶室的座椅上；

所述伸缩体包括伸缩本体、电机、齿轮以及带有齿条的伸缩杆，电机焊接于伸缩本体上，轴端装有与齿条啮合的齿轮。

所述的计算机终端内设有信号处理软件、优化软件，信号处理软件用于处理通过信号采集线路传递到计算机的振动加速度信号，计算座椅各向振动加速度频率加权均方根值，从而计算出优化目标函数，优化软件用于控制驾驶室悬置安装倾角、寻优迭代。

上述商用车驾驶室悬置布置优化试验装置的优化方法，包括如下步骤：

1)建立目标商用车振动微分方程：建立目标商用车力学模型，所述模型包括座椅、驾驶室、驾驶室悬置、二类底盘、底盘悬架、非簧载质量、车轮，其中，前轮、后轮与后轮下端接触路面、上端连接非簧载质量，底盘悬架下端与非簧载质量相连、上端与二类底盘相连，驾驶室悬置下端与二类底盘相连、上端与驾驶室相连，驾驶室中有座椅，驾驶员位于座椅之上，目标商用车力学模型中目标商用车力学参数、质量参数与几何参数的含义如下表1所示：

表1

根据各参数建立半车八自由度行驶垂向振动微分方程如公式(1)所示：

2)构建目标商用车振动计算仿真模型，生成位移激励动作器位移激励信号；

依据步骤1)所建立的半车八自由度行驶垂向振动微分方程，采用MATLAB\/Simulink软件，构建目标商用车垂向振动计算仿真模型，导出作用于悬置的位移信号，作为位移激励动作器位移激励信号；

3)建立基于平顺性的驾驶室悬置布置试验优化目标函数：

依据座椅x向振动加速度频率加权均方根值a_{wx<\/sub>、y向振动加速度频率加权均方根值a_{wy<\/sub>、z向振动加速度频率加权均方根值a_{wz<\/sub>建立目标函数，即公式(2)：}}}

各均方根值可通过公式(3)获得：

式中，G_{a<\/sub>(f)为对座椅面各向加速度时域历程a_{t<\/sub>进行频谱分析得到的功率谱密度函数；w(f)为频率加权函数，分别通过公式(4)、(5)、(6)获得：}}

x向为公式(4)：

y向为公式(5)：

z向为公式(6)：

4)初始化悬置安装角度：计算机终端根据设置的初始悬置安装角度将控制信号传到电机，电机控制伸缩杆的初始伸长量，从而初始化悬置安装角度的目的；

5)计算目标函数：位移激励动作器进行位移激励，信号采集仪采集信号并传输到计算机终端，计算机首先对各向信号进行傅里叶变换，然后根据公式(3)求出各向加速度均方根值，最后根据公式(2)计算出目标函数；

6)采集利用ISIGHT软件对优化目标函数适应度值进行判断，保存最优值；

7)判断所述迭代次数是否设定值；

8)若是，则输出最优悬置安装角度；

9)若否，则改变悬置安装角度，重复步骤5)-9)，进行迭代以得到悬置最优安装角度。

这种装置成本低、设置简单，易实现。

附图说明

图1为实施例中装置的结构示意图；

图2为实施例中悬置安装倾角调节装置示意图；

图3为实施例中伸缩体示意图；

图4为实施例中驾驶室固定支架在优化装置上的布置示意图；

图5为实施例中振动加速度传感器安装布置示意图；

图6为实施例中目标商用车力学模型示意图；

图7为实施例中驾驶室前悬置受到的位移激励信号示意图；

图8为实施例中驾驶室后悬置受到的位移激励信号示意图；

图9为实施例中优化方法实施流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容做进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

一种商用车驾驶室悬置布置优化试验装置，包括底座9，底座9上设有一组对称布置的位移激励动作器1，位移激励动作器1朝上的一端设有悬置倾角调节装置2，商用车驾驶室3置于悬置倾角调节装置2上方，与计算机终端8连接的信号采集装置6通过信号采集线路4与驾驶室3电连接，计算机终端8通过控制信号输出线路5与位移激励动作器1、悬置倾角调节装置2连接，如图1所示。

所述位移激励动作器1的作用是：根据计算机终端8输出的位移激励信号提供与实车行驶时驾驶室悬置受到的相同位移激励。

所述的悬置倾角调节装置包括支撑体、伸缩体和悬置，三者通过螺栓连接，支撑体与伸缩体之间完全紧固，支撑体与驾驶室3底部之间适度紧固，使驾驶室3可绕螺栓轴线转动，伸缩体与驾驶室3之间适度紧固，使驾驶室3可绕螺栓轴线转动，伸缩体通过螺栓固定在位移激励动作器1上，如图2所示，伸缩体上装有电机、齿轮，用于控制齿条伸缩杆，电机焊接于伸缩本体上，轴端装有与齿条啮合的齿轮，如图3所示，从而达到改变悬置驾驶室3倾角的目的；

所述的驾驶室3设有固定支架和座椅，固定支架用于连接商用车驾驶室与悬置倾角改变装置，如图4所示；

所信号采集装置6设有振动加速度传感器，振动加速度传感器固定在驾驶室3的座椅上，如图5所示；

所述的计算机终端8内设有信号处理软件、优化软件，信号处理软件用于处理通过信号采集线路4传递到计算机的振动加速度信号，计算座椅各向振动加速度频率加权均方根值，从而计算出优化目标函数，优化软件用于控制驾驶室3悬置安装倾角、寻优迭代。

参照图9，上述商用车驾驶室悬置布置优化试验装置的优化方法，包括如下步骤：

1)建立目标商用车振动微分方程：建立目标商用车力学模型，如图8所示，所述模型包括座椅、驾驶室、驾驶室悬置、二类底盘、底盘悬架、非簧载质量、车轮，其中，前轮、后轮1与后轮2下端接触路面、上端连接非簧载质量，底盘悬架下端与非簧载质量相连、上端与二类底盘相连，驾驶室悬置下端与二类底盘相连、上端与驾驶室相连，驾驶室中有座椅，驾驶员位于座椅之上，目标商用车力学模型中目标商用车力学参数、质量参数与几何参数的含义如下表1所示：

表1

根据各参数建立半车八自由度行驶垂向振动微分方程如公式(1)所示：

2)构建目标商用车振动计算仿真模型，生成位移激励动作器位移激励信号；

依据步骤1)所建立的半车八自由度行驶垂向振动微分方程，采用MATLAB\/Simulink软件，构建目标商用车垂向振动计算仿真模型，导出作用于悬置的位移信号，作为位移激励动作器1位移激励信号，位移激励信号如图7、图8所示；

3)建立基于平顺性的驾驶室悬置布置试验优化目标函数：

各均方根值可通过公式(3)获得：

式中，G_{a<\/sub>(f)为对座椅面各向加速度时域历程a_{t<\/sub>进行频谱分析得到的功率谱密度函数；w(f)为频率加权函数，分别通过公式(4)、(5)、(6)获得：}}

x向为公式(4)：

y向为公式(5)：

z向为公式(6)：

4)初始化悬置安装角度：计算机终端8根据设置的初始悬置安装角度将控制信号传到电机，电机控制伸缩杆的初始伸长量，从而初始化悬置安装角度的目的；

5)计算目标函数：位移激励动作器1进行位移激励，信号采集仪采集信号并传输到计算机终端8，计算机8首先对各向信号进行傅里叶变换，然后根据公式(3)求出各向加速度均方根值，最后根据公式(2)计算出目标函数；

6)采集利用ISIGHT软件对优化目标函数适应度值进行判断，保存最优值；

7)判断所述迭代次数是否设定值；

8)若是，则输出最优悬置安装角度；

9)若否，则改变悬置安装角度，重复步骤5)-9)，进行迭代以得到悬置最优安装角度。

设计图

一种商用车驾驶室悬置布置优化试验装置论文和设计

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全文摘要

主设计要求

设计方案

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