CN108414249A - 一种驾驶室悬置动力学特性试验台架及其试验方法 - Google Patents

Abstract

一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，主要包括试验台架底座、一号作动器、横梁、驾驶室前悬置、等效驾驶室、二号作动器、驾驶室后悬置、气室、三号作动器、四号作动器，驾驶室前、后悬置中相应空气弹簧与高度阀通过气管与气室连接，一、二、三、四号作动器可通过输入的不同路谱单独做直线运动，模拟驾驶室悬置实际运行工况，监测驾驶室悬置系统各弹性原件输入端与输出端的振动信号，可测得驾驶室悬置的动力学特性。本发明可缩短驾驶室悬置系统与整车系统的研发周期与研发成本。

Description

一种驾驶室悬置动力学特性试验台架及其试验方法

技术领域

本发明涉及驾驶室悬置测试技术，尤其涉及一种驾驶室悬置动力学特性试验台架及其试验方法。

背景技术

随着国内生活水平稳步提高，商用车在物流运输方面起着越来越重要的作用。据估计，商用车保有量在2020年和2030年将分别达到0.33和0.47亿辆，在2030年之前，中国商用车保有量将快速提高，但是相比发达国家始终有较大的差距。同时，目前国内，商用车的设计水平较发达国家也存在一定的差距，因而坚持自主创新，攻破核心技术垄断是国内商用车设计与制造从业人员长期奋斗的目标。

驾驶室悬置作为商用车的第三级减振系统，其能有效衰减来自发动机与路面传至车架的激励，使驾乘舒适性得以显著提高。目前，按照支撑形式分类，驾驶室悬置主要分为半浮式与全浮式，其中全浮式驾驶室悬置的使用率逐年提高；按照弹性原件分类，驾驶悬置主要分为橡胶垫式、螺旋弹簧式与空气弹簧式，中低端商用车配备螺旋弹簧式或橡胶垫式驾驶室悬置，中高端车配备空气弹簧式驾驶室悬置。驾驶室悬置在设计全周期中，主要指标有平顺性、安全性、疲劳耐久特性，其中驾驶室悬置平顺性或驾驶室悬置动力学特性的重要性不言而喻。通常，驾驶室悬置动力学特性由相关路试测得，虽然在整车研发过程中路试是必不可少的关节环节，但路试周期较长且成本很高，因而，汽车零部件在研发过程中采用台架试验是经济且便利的举措。

随着驾乘舒适性要求日益提高，驾驶室悬置中的弹性原件使用量日趋增长，尤其是中高端商用车，驾驶室悬置中除了会使用各种型号的橡胶衬套，还会大量使用空气弹簧这类非线性比较强的减振器件。当驾驶室悬置系统中大量使用各种弹性原件固然能发挥其减振效果好的优点，但如何匹配驾驶室悬置中的各类弹性原件仍是比较难的工程问题。

因而，提出一种便捷高效的驾驶室悬置动力学特性试验台架及相关试验方法，以此快速匹配驾驶室悬置动力学特性是相关行业技术人员需深入思考的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种便捷高效的驾驶室悬置动力学特性试验台架及试验方法，其能有效缩短驾驶室悬置系统与整车系统的研发周期、较少整车系统研发成本。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，主要包括试验台架底座、一号作动器、横梁、驾驶室前悬置、等效驾驶室、二号作动器、驾驶室后悬置、气室、三号作动器、四号作动器，驾驶室前悬置、驾驶室后悬置与横梁采用螺栓连节后分别与一、二、三、四号作动器依次采用螺栓连接，等效驾驶室依次与驾驶室前、后悬置采用螺栓连接，而一、二、三、四号作动器与试验台架底座采用螺栓连接，驾驶室前、后悬置中相应空气弹簧与高度阀通过气管与气室连接；一、二、三、四号作动器可通过输入的不同路谱单独做直线运动，模拟驾驶室悬置实际运行工况，监测驾驶室悬置系统各弹性原件输入端与输出端的振动信号，可测得驾驶室悬置的动力学特性。

优选地，上述驾驶室前悬置主要弹性包括前悬置空气弹簧、前悬置驾驶室翻转支座衬套、前悬置稳定支座衬套；上述驾驶室后悬置主要弹性原件包括后悬置摆臂衬套、液压锁衬套与后悬置空气弹簧；上述各弹性原件的输入端为离相应作动器直线距离较近的一段，上述各弹性原件的输出端为离相应作动器直线距离较远的一段。

具体地，上述各弹性原件输入端与输出端的振动信号测试器可为加速度传感器、速度传感器、位移传感器中的一种或多种组合。

优选地，上述等效驾驶室主要包括下框架、配重箱、配重物、配重横梁、连接角钢、配重下立梁、上框架、立梁连接板、配重上立梁，通过调整配重横梁、配重下立梁、配重上立梁、配重箱、配重物，可使等效驾驶室与真实驾驶室具有相同的质量、质心、惯量。

更进一步，上述等效驾驶中配重横梁、配重下立梁、配重上立梁的数量和位置可根据相应要求灵活变动，以模拟真实驾驶室的不同运行工况。

为了防止上述一、二、三、四号作动器在运行过程中出现过约束现象，上述一、二、三、四号作动器与横梁采用可挠式连接，作为一种优选方案，上述各作动器液压缸端部为作动器关节轴承，上述作动器关节轴承、作动器连接板与横梁3采用螺栓连接，由于关节轴承具有一定的挠度，因而各作动器不易出现过约束现象。

更进一步，为了模拟驾驶室悬置的真实运行路况，上述一、二、三、四号作动器分别单独与伺服阀连接，伺服阀与相应液压控制系统连接，当向液压控制系统中输入真实路谱时，各独立直线运动的作动器可模拟真实路面激励。

本发明还提供一种上述驾驶室悬置动力学特性试验方法，其包括以下步骤：

(1)调整配重横梁、配重下立梁、配重上立梁、配重箱、配重物，使等效驾驶室与真实驾驶室具有相同的质量、质心、惯量；

(2)将上述实验台架底座、各作动器、横梁、驾驶室前悬置、驾驶室后悬置、等效驾驶室按要求连接；

(3)将驾驶室前悬置空气弹簧、前悬置一号高度阀、前悬置二号高度阀、后悬置空气弹簧、后悬置高度阀通过气管依次接入气室；

(4)通过液压控制系统向一、二、三、四号作动器输入相应路谱，试运行；

(5)运行稳定后，在驾驶室悬置各弹性原件输入、输出端分别接入相应振动测试传感器，监测相应振动信号；

(6)监测完毕，结束试验。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明中上述一、二、三、四号作动器可根据输入的路谱单独作直线运动，因而其能最大程度反应真实路况，在驾驶室悬置研发过程的可信度比较高；

(2)本发明中采用等效驾驶室代替真实驾驶室，其不但减少了真实驾驶室改造成本还节省了实验室空间；

(3)本发明中上述等效驾驶中配重横梁、配重下立梁、配重上立梁的数量和位置可根据相应要求灵活变动，以模拟真实驾驶室的不同运行工况，该步骤操作简单，成本较低；

附图说明

图1是本发明中驾驶室悬置动力学特性试验台架示意图，其中1为试验台架底座、2为一号作动器、3为横梁、4为驾驶室前悬置、5为等效驾驶室、6为二号作动器、7为驾驶室后悬置、8为气室、9为三号作动器、10为四号作动器；

图2是本发明中驾驶室悬置示意图，其中4.1为前悬置下支架、4.2为前悬置空气弹簧、4.3为前悬置驾驶室翻转支座衬套、4.4为驾驶室翻转支座、4.5为前悬置一号高度阀、4.6为前悬置稳定支座、4.7为横向稳定杆、4.8为前悬置稳定臂、4.9为前悬置二号高度阀、4.10为前悬置稳定支座衬套；7.1为后悬置驾驶室连接板、7.2为后悬置摆臂衬套、7.3为龙门架、7.4为后悬置摆臂、7.5为后悬置高度阀、7.6为液压锁衬套、7.7为后悬置空气弹簧、7.8为液压锁；

图3是本发明中等效驾驶室示意图，其中5.1为下框架、5.2为配重箱、5.3为配重物、5.4为配重横梁、5.5为连接角钢、5.6为配重下立梁、5.7为上框架、5.8为立梁连接板、5.9为配重上立梁；

图4是本发明中本发明中各作动器与横梁连接示意图，其中2.1为作动器液压缸、2.2为作动器关节轴承、2.3为作动器连接板；

图5是本发明中各作动器液压系统油路工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图1～5对本发明作进一步详细描述，本发明提出的一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，所采取的具体技术方案为：

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，主要包括试验台架底座1、一号作动器2、横梁3、驾驶室前悬置4、等效驾驶室5、二号作动器6、驾驶室后悬置7、气室8、三号作动器9、四号作动器10，如图1所示，驾驶室前悬置4、驾驶室后悬置7与横梁3采用螺栓连节后分别与一、二、三、四号作动器依次采用螺栓连接，等效驾驶室5依次与驾驶室前、后悬置采用螺栓连接，而一、二、三、四号作动器与试验台架底座1采用螺栓连接，驾驶室前、后悬置中相应空气弹簧通过气管与气室连接。一、二、三、四号作动器可通过输入的不同路谱单独做直线运动，模拟驾驶室悬置实际运行工况，监测驾驶室悬置系统各弹性原件输入端与输出端的振动信号，可测得驾驶室悬置的动力学特性。

上述驾驶室悬置包括驾驶室前悬置4与驾驶室后悬置7，驾驶室前悬置4主要包括前悬置下支架4.1、前悬置空气弹簧4.2、前悬置驾驶室翻转支座衬套4.3、驾驶室翻转支座4.4、前悬置一号高度阀4.5、前悬置稳定支座4.6、横向稳定杆4.7、前悬置稳定臂4.8、前悬置二号高度阀4.9、前悬置稳定支座衬套4.10，如图2所示，上述前悬置空气弹簧4.2、前悬置驾驶室翻转支座衬套4.3、前悬置稳定支座衬套4.10为驾驶室悬置系统重要弹性原件，监测其输入、输出端振动信号是驾驶室悬置系统研发过程中重要步骤。上述前悬置空气弹簧4.2与前悬置一号高度阀4.5和前悬置二号高度阀4.9分别通过气管与气室8连接，前悬置一、二号高度阀分别单独控制驾驶室前悬置两个空气弹簧，当前悬置空气弹簧刚度不足或过大时，前悬置一、二号高度阀通过开、闭阀门，使气室向相应前悬置空气弹簧充气或放气。由于前悬置空气弹簧4.2的刚度曲线呈现“反S”型，因而需重点监测其输入、输出振动信号。驾驶室后悬置7主要包括后悬置驾驶室连接板7.1、后悬置摆臂衬套7.2、龙门架7.3、后悬置摆臂7.4、后悬置高度阀7.5、液压锁衬套7.6、后悬置空气弹簧7.7、液压锁7.8，如图2所示，上述后悬置摆臂衬套7.2、液压锁衬套7.6与后悬置空气弹簧7.7为驾驶室悬置系统重要弹性原件。上述两个后悬置空气弹簧7.7共用一个后悬置高度阀7.5，因而上述后悬置空气弹簧7.7的振动信号与上述前悬置空气弹簧4.2有较大区别，需重点监测其输入、输出端振动信号。

上述等效驾驶室主要包括下框架5.1、配重箱5.2、配重物5.3、配重横梁5.4、连接角钢5.5、配重下立梁5.6、上框架5.7、立梁连接板5.8、配重上立梁5.9，如图3所示，上述下框架5.1、上框架与连接角钢5.5采用螺栓连接，上述配重下立梁5.6、配重上立梁5.9与立梁连接板5.8采用螺栓连接，上述配重横梁5.4、配重下立梁5.6、配重上立梁5.9的数量与位置可根据实际位置进行调整，其与上、下框架可采用可拆式连接；上述配重箱5.2与下框架5.1采用可拆式连接，其位置可根据实际情况进行变动，且配重箱中可装入适当质量的配重物；通过调整配重横梁5.4、配重下立梁5.6、配重上立梁5.9、配重箱5.2、配重物5.3，可使等效驾驶室与真实驾驶室具有相同的质量、质心、惯量。

上述驾驶室悬置与刚度较大的横梁3连接后再与上述一、二、三、四号作动器刚性连接易出现过约束现象，极易损坏作动器。本实施例上述各作动器采用如图4所示的方式与横梁3连接，上述各作动器液压缸2.1端部为作动器关节轴承2.2，上述作动器关节轴承2.2、作动器连接板2.3与横梁3采用螺栓连接，由于关节轴承具有一定的挠度，因而各作动器不易出现过约束现象。

上述一、二、三、四号作动器可根据输入的路谱单独作直线运动，因而其能最大程度反应真实路况，在驾驶室悬置研发过程的可信度比较高。上述各作动器液压系统油路工作原理如图5所示，上述作动器液压系统油路主要包括作动器、伺服阀、蓄能器、滤油器、压力表、电机、油泵、网式滤油器、冷却器、先导式溢流阀、空气滤油器、液位计，其中上述各作动器分别与伺服阀相连，各伺服阀与液压控制系统相连，通过液压控制系统可实现各作动器独立运动。

本发明还提供一种驾驶室悬置动力学特性试验方法，其包括以下步骤：

(1)调整配重横梁、配重下立梁、配重上立梁、配重箱、配重物，使等效驾驶室与真实驾驶室具有相同的质量、质心、惯量；

(2)将上述实验台架底座、各作动器、横梁、驾驶室前悬置、驾驶室后悬置、等效驾驶室按要求连接；

(3)将驾驶室前悬置空气弹簧、前悬置一号高度阀、前悬置二号高度阀、后悬置空气弹簧、后悬置高度阀通过气管依次接入气室；

(4)通过液压控制系统向一、二、三、四号作动器输入相应路谱，试运行；

(5)运行稳定后，在驾驶室悬置各弹性原件输入、输出端分别接入相应振动测试传感器，监测相应振动信号；

(6)监测完毕，结束试验。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，主要包括试验台架底座、一号作动器、横梁、驾驶室前悬置、等效驾驶室、二号作动器、驾驶室后悬置、气室、三号作动器、四号作动器，驾驶室前悬置、驾驶室后悬置与横梁采用螺栓连节后分别与一、二、三、四号作动器依次采用螺栓连接，等效驾驶室依次与驾驶室前、后悬置采用螺栓连接，而一、二、三、四号作动器与试验台架底座采用螺栓连接，驾驶室前、后悬置中相应空气弹簧与高度阀通过气管与气室连接，其特征在于：一、二、三、四号作动器可通过输入的不同路谱单独做直线运动，模拟驾驶室悬置实际运行工况，监测驾驶室悬置系统各弹性原件输入端与输出端的振动信号，可测得驾驶室悬置的动力学特性。

2.根据权利要求1所述的一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，其特征在于：上述驾驶室前悬置主要弹性包括前悬置空气弹簧、前悬置驾驶室翻转支座衬套、前悬置稳定支座衬套；上述驾驶室后悬置主要弹性原件包括后悬置摆臂衬套、液压锁衬套与后悬置空气弹簧；上述各弹性原件的输入端为离相应作动器直线距离较近的一段，上述各弹性原件的输出端为离相应作动器直线距离较远的一段。

3.根据权利要求2所述的一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，其特征在于：上述各弹性原件输入端与输出端的振动信号测试器可为加速度传感器、速度传感器、位移传感器中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述的一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，其特征在于：上述等效驾驶室主要包括下框架、配重箱、配重物、配重横梁、连接角钢、配重下立梁、上框架、立梁连接板、配重上立梁，通过调整配重横梁、配重下立梁、配重上立梁、配重箱、配重物，可使等效驾驶室与真实驾驶室具有相同的质量、质心、惯量。

5.根据权利要求4所述的一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，其特征在于：上述等效驾驶中配重横梁、配重下立梁、配重上立梁的数量和位置可根据相应要求灵活变动，以模拟真实驾驶室的不同运行工况。

6.根据权利要求1所述的一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，其特征在于：上述一、二、三、四号作动器与横梁采用可挠式连接，其有效避免了各作动器在运行过程中出现过约束现象。

7.根据权利要求1所述的一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，其特征在于：上述一、二、三、四号作动器分别单独与伺服阀连接，实现独立直线运动，模拟真实路况。

8.根据权利要求1所述的一种驾驶室悬置动力学特性试验台架，其特征在于：上述驾驶室悬置动力学特性试验方法包括以下步骤：

(1)调整配重横梁、配重下立梁、配重上立梁、配重箱、配重物，使等效驾驶室与真实驾驶室具有相同的质量、质心、惯量；

(2)将上述实验台架底座、各作动器、横梁、驾驶室前悬置、驾驶室后悬置、等效驾驶室按要求连接；

(3)将驾驶室前悬置空气弹簧、前悬置一号高度阀、前悬置二号高度阀、后悬置空气弹簧、后悬置高度阀通过气管依次接入气室；

(4)通过液压控制系统向一、二、三、四号作动器输入相应路谱，试运行；

(5)运行稳定后，在驾驶室悬置各弹性原件输入、输出端分别接入相应振动测试传感器，监测相应振动信号；

(6)监测完毕，结束试验。