CN101706836A - 隔振优化型驾驶室主隔振器设计方法 - Google Patents

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杨力夫
罗衍领
董栓牢
刘汉光
陆永能
冯志国
李毅
杨征
刘勇
卓静
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Abstract

一种隔振优化型驾驶室主隔振器设计方法，属于驾驶室隔振器设计方法。在对驾驶室悬置系统进行谐响应动力学分析的基础上，检测隔振器的轴向刚度值和径向刚度值，将获得的隔振器的轴向刚度值和径向刚度值为优化设计变量；在驾驶室的底板一点和驾驶室座位等高一点检测前进方向位移响应幅值，以驾驶室底板一点和驾驶室座位等高一点的前进方向位移响应幅值差为优化目标函数；在驾驶室底板一点的垂直方向检测位移响应值，以驾驶室底板一点的垂直方向位移响应值为状态变量，利用上述三组数值对隔振器进行刚度优化计算，再结合常规方法，设计出有效主隔振器。优点：基于对有限元仿真分析，计算隔振器刚度的隔振优化方法，兼顾垂向、低频晃动隔振。

Description

隔振优化型驾驶室主隔振器设计方法
技术领域
本发明涉及一种驾驶室隔振器的设计方法，特别是一种隔振优化型驾驶室主隔振器设计方法。
背景技术
随着人们对车辆乘座舒适性要求的提高，对工程机械驾驶室的隔振设计越来越被人们所重视。经典的隔振设计理论可以较好的解决单自由度隔振问题，但是对于多自由度的隔振以及多层隔振问题却显得不足。有限元法作为工程应用较为广泛的一种设计、计算方法，自20世纪中叶以来，以其独有的设计、计算优势得到了广泛的发展和应用。
目前我国工程车辆驾驶室的隔振设计大多采用对驾驶室隔振系统进行谐响应动力学分析后采用单自由度隔振理论计算隔振器刚度，这种方法虽然可以较好的解决垂向隔振问题，但是对于因驾驶室质心偏高和隔振器支承间距较小引起的驾驶室低频晃动问题却难以解决。
发明内容
本发明的目的是要提供一种在有限元仿真的基础上，既能兼顾垂向隔振又能解决驾驶室低频晃动问题的隔振优化型驾驶室主隔振器设计方法。
本发明的目的是这样实现的：首先对驾驶室悬置系统进行谐响应动力学分析，在对驾驶室悬置系统进行谐响应动力学分析的基础上，检测隔振器的轴向刚度值和径向刚度值，将获得的隔振器的轴向刚度值和径向刚度值为优化设计变量；在驾驶室的底板一点和驾驶室座位等高一点检测前进方向位移响应幅值，以驾驶室底板一点和驾驶室座位等高一点的前进方向位移响应幅值差为优化目标函数；在驾驶室底板一点的垂直方向检测位移响应值，以驾驶室底板一点的垂直方向位移响应值为状态变量，利用上述三组数值对隔振器进行刚度优化计算，根据计算结果结合常规设计方法，设计出有效主隔振器。
所述的有效主隔振器包括驾驶室底板(6)、上钢板(7)、橡胶隔振垫(8)、橡胶垫(9)、螺栓(10)、垫圈(11)、螺母(12)、下钢板(13)、车架(14)、带孔螺栓(15)、垫圈(16)、六角槽螺母(17)和开口销(18)，上钢板(7)通过螺栓与驾驶室底板(6)连接，上钢板(7)中间位置有凸“V”形结构；下钢板(13)通过螺栓与车架连接，下钢板(13)凹“V”形结构，二个“V”形相对应，在二个“V”形结构之间有橡胶隔振垫(8)；有带孔螺栓(15)穿过驾驶室底板(6)、上钢板(7)、下钢板(13)和车架，在带孔螺栓(15)的另一端连接有六角槽螺母(17)，在六角槽螺母(17)与车架之间有橡胶垫(9)，在带孔螺栓(15)的孔上连接有开口销(18)。
所述的刚度优化计算，是利用计算机和计算机程序进行计算，计算过程：开始；定义目标函数UXB-UXA；定义状态变量UY；定义K1和K2；赋值：目标函数初始值、状态变量初始值；定义K1的变化范围及变化步长，按循环次数赋K1值，开始外循环；定义K2变化范围太变化步长，按循环次数赋K2值；按上述赋值后的K1、K2值，进行有限模型的谐响应计算；状态变量是否小于初始值；目标函数值是否小于初始值；赋目标函数新初始值；内循环终止判断；外循环终止判断；记录K1、K2；目标函数值、状态变量值；结束.
有益效果：由于采用了上述方案，采用此隔振优化方法，以驾驶室底板一点和驾驶室座位等高一点的前进方向的位移响应幅值差，可以较好的评价驾驶室低频晃动的大小；以驾驶室底板上一点的垂向位移响应值可以较好的评价驾驶室的垂向隔振。分别为目标函数和状态函数，就可以用于计算机自动搜索隔振器的最优刚度值。根据以此方法计算出来的最优刚度设计的主隔振器即可以保证低频晃动量最小，又可以保证垂直方向的隔振。达到了本发明的目的。
优点：该设计方法是基于对有限元仿真分析，优化计算隔振器刚度的隔振优化方法，既能兼顾垂向隔振，同时又能解决驾驶室低频晃动问题，并以计算结果设计出具有垂直隔振和横向隔振效果的驾驶室主隔振器。
附图说明
图1是本发明隔振优化方法中在驾驶室上选择的检测点A、B的示意图。
图2是本发明根据优化结果设计的有效主隔振器结构图。
图3是本发明计算机优化计算流程图。
图中：1、驾驶室重心G；2、驾驶室；3、主隔振器；4、检测点A；5、检测点B；6、驾驶室底板；7、上钢板；8、橡胶隔振垫；9、橡胶垫；10、螺栓；11、垫圈；12、螺母；13、下钢板；14、车架；15、带孔螺母；16、垫圈；17、六角槽螺母；18、开口销。
具体实施方式
实施例1：首先对驾驶室悬置系统进行谐响应动力学分析，在对驾驶室悬置系统进行谐响应动力学分析的基础上，以隔振器的轴向刚度和径向刚度为优化设计变量，以驾驶室底板一点和驾驶室座位等高一点的前进方向位移响应幅值差为优化目标函数，以驾驶室底板一点的垂直方向位移响应值为状态变量，进行隔振器刚度优化计算，根据计算结果结合常规设计方法，设计出有效主隔振器。
在驾驶室2上设置检测点A和检测点B，检测点A是底板上一点，检测点B点是座位等高点，在驾驶室的下部连接主隔振器，在驾驶室上有重心点G。
隔振优化的数学模型为：
所述的目标函数：Min(UXB-UXA)
所述的状态变量：UYmax
所述的设计变量：K1，K2
其中，UXA和UXB分别为驾驶室底板一点即检测点A和驾驶室座位等高一点即检测点B的前进方向的位移响应幅值，以幅值差(UXB-UXA)作为目标函数。UYmax是驾驶室底板上一点的垂向位移响应的最大值。K1和K2分别是隔振器的轴向刚度和径向刚度。用计算机进行优化。根据优化结果设计主隔振器。
所述的有效主隔振器包括驾驶室底板6、上钢板7、橡胶隔振垫8、橡胶垫9、螺栓10、垫圈11、螺母12、下钢板13、车架14、带孔螺栓15、垫圈16、六角槽螺母17和开口销18，上钢板通过螺栓与驾驶室底板连接，上钢板中间位置有凸“V”形结构；下钢板通过螺栓与车架连接，下钢板凹“V”形结构，二个“V”形相对应，在二个“V”形结构之间有橡胶隔振垫；有带孔螺栓穿过驾驶室底板、上钢板、下钢板和车架，在带孔螺栓的另一端连接有六角槽螺母，在六角槽螺母与车架之间有橡胶垫，在带孔螺栓的孔上连接有开口销.
所述的刚度优化计算，是利用计算机和计算机程序进行计算，计算过程：开始；定义目标函数UXB-UXA；定义状态变量UY；定义K1和K2；赋值：目标函数初始值、状态变量初始值；定义K1的变化范围及变化步长，按循环次数赋K1值，开始外循环；定义K2变化范围太变化步长，按循环次数赋K2值；按上述赋值后的K1、K2值，进行有限模型的谐响应计算；状态变量是否小于初始值；目标函数值是否小于初始值；赋目标函数新初始值；内循环终止判断；外循环终止判断；记录K1、K2；目标函数值、状态变量值；结束。

Claims (3)

1.一种隔振优化型驾驶室主隔振器设计方法，包括首先对驾驶室悬置系统进行谐响应动力学分析，其特征是：在对驾驶室悬置系统进行谐响应动力学分析的基础上，检测隔振器的轴向刚度值和径向刚度值，将获得的隔振器的轴向刚度值和径向刚度值为优化设计变量；在驾驶室的底板一点和驾驶室座位等高一点检测前进方向位移响应幅值，以驾驶室底板一点和驾驶室座位等高一点的前进方向位移响应幅值差为优化目标函数；在驾驶室底板一点的垂直方向检测位移响应值，以驾驶室底板一点的垂直方向位移响应值为状态变量，利用上述三组数值对隔振器进行刚度优化计算，根据计算结果结合常规设计方法，设计出有效主隔振器。
2.根据权利要求1所述的隔振优化型驾驶室主隔振器设计方法，其特征是：所述的刚度优化计算，是利用计算机和计算机程序进行计算，计算过程：开始；定义目标函数UXB-UXA；定义状态变量UY；定义K1和K2；赋值：目标函数初始值、状态变量初始值；定义K1的变化范围及变化步长，按循环次数赋K1值，开始外循环；定义K2变化范围太变化步长，按循环次数赋K2值；按上述赋值后的K1、K2值，进行有限模型的谐响应计算；状态变量是否小于初始值；目标函数值是否小于初始值；赋目标函数新初始值；内循环终止判断；外循环终止判断；记录K1、K2；目标函数值、状态变量值；结束。
3.一种隔振优化型驾驶室主隔振器设计方法设计的有效主隔振器，其特征是：所述的有效主隔振器包括驾驶室底板(6)、上钢板(7)、橡胶隔振垫(8)、橡胶垫(9)、螺栓(10)、垫圈(11)、螺母(12)、下钢板(13)、车架(14)、带孔螺栓(15)、垫圈(16)、六角槽螺母(17)和开口销(18)，上钢板(7)通过螺栓与驾驶室底板(6)连接，上钢板(7)中间位置有凸“V”形结构；下钢板(13)通过螺栓与车架连接，下钢板(13)凹“V”形结构，二个“V”形相对应，在二个“V”形结构之间有橡胶隔振垫(8)；有带孔螺栓(15)穿过驾驶室底板(6)、上钢板(7)、下钢板(13)和车架，在带孔螺栓(15)的另一端连接有六角槽螺母(17)，在六角槽螺母(17)与车架之间有橡胶垫(9)，在带孔螺栓(15)的孔上连接有开口销(18)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103970916A (zh) * 2013-01-28 2014-08-06 同济大学 一种基于驾驶室隔声量分析的驾驶室设计方法
RU2754014C1 (ru) * 2020-07-14 2021-08-25 Илья Юрьевич Лебединский Способ оптимизации системы подрессоривания кабины транспортно-технологических машин

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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