卡车驾驶室减振器最佳速度特性的设计方法

摘要

本发明涉及卡车驾驶室减振器最佳速度特性的设计方法，属于驾驶室悬置技术领域。由于驾驶室三质量振动系统的分析计算非常复杂，目前对于驾驶室减振器最佳速度特性设计一直没有可靠的设计方法。本发明根据由车轮、车身及驾驶室构成的三质量振动系统及所确定的驾驶室悬置最优阻尼比，利用减振器的平安比、双向、杠杆比和安装角度，对驾驶室减振器最佳速度特性进行设计，得到设计所要求的复原和压缩行程的分段特性曲线。利用该设计方法可得到可靠的驾驶室减振器速度特性，设计减振器可使驾驶室达到最佳减振效果，满足乘坐舒适性要求，同时，还可避免了反复试验、验证和修改，降低驾驶室减振器的试验费用。

主权项

卡车驾驶室减振器最佳速度特性的设计方法，其具体步骤如下：(1)确定驾驶室悬置系统的最优阻尼比ξ_o：根据全浮式驾驶室单侧悬置质量m₃，单侧悬置刚度K_s；前单轮对应的簧上质量m₂，悬架刚度K，悬架阻尼C；轮胎质量m₁，轮胎刚度K_t；路面参考空间频率n₀；参考空间频率n₀下的路面功率谱密度值G_q(n₀)，及车辆行驶速度v，确定驾驶室悬置系统的最优阻尼比ξ_o,即：ξ_o＝ξ_oc+(1‑0.618)(ξ_os‑ξ_oc)；式中，ξ_oc是根据驾驶室垂直振动加速度均方值的目标函数及所求得的基于舒适性的驾驶室悬置最佳阻尼比；ξ_os是根据车轮动载均方值的目标函数所求得的基于安全性的驾驶室悬置最佳阻尼比；分别是利用Matlab迭代积分求得的驾驶室垂直振动加速度幅频特性平方的积分表达式和车轮动载幅频特性平方的积分表达式；和分别为驾驶室垂直振动加速度频响函数和车轮动载频响函数，即$H{\left(\mathrm{j\omega }\right)}_{{\stackrel{··}{z}}_3~\stackrel{·}{q}}=\frac{Q}{P_0+P_1+P_2+P_3+P_4+P_5+P_6};$$H{\left(\mathrm{j\omega }\right)}_{F_d~\stackrel{·}{q}}=\frac{Q_1+Q_2+Q_3+Q_4}{P_7+P_8+P_8+P_{10}+P_{11}+P_{12}+P_{13}};$其中，Q＝K_t(‑CC_sjω³‑C_sKω²‑CK_sω²+KK_sjω)；P₀＝KK_sK_t；P₁＝C_sKK_tjω+CK_sK_tjω；P₂＝‑m₁KK_sω²‑m₃KK_sω²‑m₂KK_sω²‑m₃K_sK_tω²‑m₃KK_tω²‑CC_sK_tω²‑m₂K_sK_tω²；P₃＝‑m₁C_sKjω³‑m₁CK_sjω³‑m₃CK_sjω³‑m₂CK_sjω³‑m₃C_sKjω³‑m₂C_sKjω₃‑m₃C_sK_tjω³‑m₃CK_tjω³‑m₂C_sK_tjω₃；P₄＝m₁m₃K_sω⁴+m₁m₃Kω⁴+m₁CC_sω⁴+m₁m₂K_sω⁴+m₃CC_sω⁴+m₂CC_sω⁴+m₂m₃Kω⁴+m₂m₃K_tω⁴；P₅＝m₁m₃C_sjω⁵+m₁m₃Cjω⁵+m₁m₂C_sjω⁵+m₂m₃Cjω⁵；P₆＝‑m₁m₂m₃ω⁶；Q₁＝‑m₁KK_sK_tjω‑m₂KK_sK_tjω‑m₃KK_sK_tjω；Q₂＝m₁C_sKK_tω²+m₁CK_sK_tω²+m₃CK_sK_tω²+m₂CK_sK_tω²+m₃C_sKK_tω²+m₂C_sKK_tω²；Q₃＝m₁m₃K_sK_tjω³+m₁m₃KK_tjω³+m₁CC_sK_tjω³+m₁m₂K_sK_tjω³+m₃CC_sK_tjω³+m₂CC_sK_tjω³+m₂m₃KK_tjω³；Q₄＝‑m₁m₂m₃K_tjω⁵‑m₁m₃C_sK_tω⁴‑m₁m₃CK_tω⁴‑m₁m₂C_sK_tω⁴‑m₂m₃CK_tω⁴；P₇＝KK_sK_t；P₈＝C_sKK_tjω+CK_sK_tjω；P₉＝‑m₁KK_sω²‑m₃KK_sω²‑m₂KK_sω²‑m₃K_sK_tω²‑m₃KK_tω²‑CC_sK_tω²‑m₂K_sK_tω²；P₁₀＝‑m₁C_sKjω³‑m₁CK_sjω³‑m₃CK_sjω³‑m₂CK_sjω³‑m₃C_sKjω³‑m₂C_sKjω³‑m₃C_sK_tjω³‑m₃CK_tjω³‑m₂C_sK_tjω³；P₁₁＝m₁m₃K_sω⁴+m₁m₃Kω⁴+m₁CC_sω⁴+m₁m₂K_sω⁴+m₃CC_sω⁴+m₂CC_sω⁴+m₂m₃Kω⁴+m₂m₃K_tω⁴；P₁₂＝m₁m₃C_sjω⁵+m₁m₃Cjω⁵+m₁m₂C_sjω⁵+m₂m₃Cjω⁵；P₁₃＝‑m₁m₂m₃ω⁶；C_s为驾驶室悬置减振器的待定阻尼；(2)确定驾驶室单只减振器复原行程的初次开阀阻尼系数C_sk1：根据全浮式驾驶室单悬置点承载驾驶室质量为m_3d，单置点驾驶室刚度K_sd，安装杠杆比i及安装角度θ，及步骤(1)的最优阻尼比ξ_o，确定驾驶室单只减振器复原行程的初次开阀阻尼系数C_sk1为:$C_{\mathrm{sk}1}=\frac{2{\xi }_o\sqrt{K_{\mathrm{sd}}{m}_{3d}}}{i^2{\cos }^2\theta };$(3)确定驾驶室单只减振器复原行程的初次开阀阻尼力F_dk1:根据驾驶室减振器复原行程的初次开阀速度V_k1，及步骤(2)中的C_sk1，确定驾驶室单只减振器复原行程的初次开阀阻尼力F_dk1，即：F_dk1＝C_sk1V_k1；(4)确定驾驶室单只减振器复原行程最大开阀前特性曲线的斜率k₂：根据驾驶室减振器复原行程的平安比η，步骤(2)中的C_sk1，确定驾驶室单只减振器复原行程最大开阀前特性曲线的斜率k₂，即：k₂＝C_sk1/η；(5)确定驾驶室单只减振器复原行程的最大开阀阻尼力F_dk2：根据驾驶室减振器复原行程的初次开阀速度V_k1及最大开阀速度V_k2，步骤(3)中的F_dk1，及步骤(4)中的k₂，确定驾驶室单只减振器复原行程的最大开阀阻尼力F_dk2，即：F_dk2＝F_dk1+k₂(V_k2‑V_k1)；(6)确定驾驶室单只减振器压缩行程的初次开阀阻尼力F_dk1y：根据驾驶室单只减振器压缩行程的初次开阀速度V_k1y，步骤(2)中的C_sk1，确定驾驶室单只减振器压缩行程的初次开阀阻尼力F_dk1y：F_dk1y＝C_sk1V_k1y；(7)确定驾驶室单只减振器压缩行程的最大开阀阻尼力F_dk2y：根据驾驶室单只减振器压缩行程的最大开阀速度V_k2y，减振器双向比β，确定驾驶室单只减振器压缩行程的最大开阀阻尼力F_dk2y，即：F_dk2y＝β[F_dk1+k₂(V_k2y‑V_k1)]；(8)驾驶室单只减振器最佳速度特性曲线的设计：根据步骤(3)中的F_dk1，步骤(5)中的F_dk2、步骤(6)中的F_dk1y，及步骤(7)的F_dk2y，对驾驶室单只减振器最佳速度特性曲线进行设计，即驾驶室单只减振器分段线性特性曲线。