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10.16638/ki.1671-7988.2018.18.049某重型卡车驾驶室后悬支架优化设计张莉，刘警，孙万信，刘亲亲，许帮柱，邵强（陕西万方汽车零部件有限公司，陕西西安710200）摘要：驾驶室后悬置系统是固定驾驶室与车架，实现支撑驾驶室和衰减震动的重要组成部分。
后悬支架总成是驾驶室后悬置的重要连接部件，其结构强度关乎车辆安全运行问题。
文章利用有限元分析软件Hyperworks对某重型卡车驾驶室后悬支架总成进行了多工况分析，验证了其结构强度要求；采用高强度钢减薄的优化方法，在满足结构强度要求的同时实现了结构的轻量化。
关键词：重型卡车；高强度钢；后悬置系统；有限元分析；轻量化设计中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)18-143-03Optimization design of rear suspension bracket of a heavy truck cabZhang Li, Liu Jing, Sun Wanxin, Liu Qinqin, Xu Bangzhu, Shao Qiang（ShaanXi WanFang Auto Parts Co., LtD, Shaanxi Xi'an 710200）Abstract: The rear suspension system of the cab is an important part for fixing the cab and frame, supporting the cab and attenuating vibration. The rear suspension bracket assembly is an important connection part of the rear suspension of the cab. In this paper, the finite element analysis software Hyperworks is used to analyze the multi-case condition of a heavy truck cab rear suspension bracket assembly, which verifies its structural strength requirements. The high-strength steel thinning optimization method is used to realize the lightweight of structure, while meet the structural strength requirements. Keywords: Heavy truck; High strength steel; Rear suspension system; Finite element analysis; Lightweight design CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)18-143-031 引言随着重卡行业的发展，政府对燃油经济性标准提高和对CO2排放的要求，以及用户对车辆载货量、油耗性能的重视，车辆的轻量化作为实现节能减排的重要手段，零部件轻量化水平日益成为产品设计的重要内容和衡量指标。
《重型载货汽车动力总成悬置系统匹配分析及实验研究》篇一一、引言随着物流业和运输业的快速发展，重型载货汽车在运输市场中的地位日益重要。
动力总成悬置系统作为影响汽车行驶平稳性和舒适性的关键部分，其匹配效果直接关系到车辆的性能表现。
因此，本文针对重型载货汽车动力总成悬置系统进行匹配分析，并通过实验研究验证其性能表现。
二、动力总成悬置系统概述动力总成悬置系统是连接发动机和车架的重要部件，其主要作用是减少振动和噪声的传递，保证发动机和车辆的平稳运行。
该系统包括悬置支座、减震器、橡胶衬套等部件。
合理的匹配动力总成悬置系统可以显著提高车辆的舒适性和稳定性。
三、动力总成悬置系统匹配分析（一）匹配原则动力总成悬置系统的匹配应遵循可靠性、经济性、适用性等原则，同时要考虑发动机的振动特性、车辆的行驶环境等因素。
（二）匹配要素1. 发动机参数：包括发动机的重量、尺寸、振动频率等。
2. 车辆参数：包括车架的刚度、载重等。
3. 悬置元件的选型：选择合适的悬置支座、减震器、橡胶衬套等。
4. 匹配优化：根据实际需求，对动力总成悬置系统进行优化设计。
四、实验研究（一）实验目的通过实验研究，验证动力总成悬置系统的匹配效果，分析其在实际使用中的性能表现。
（二）实验方法1. 实验设备：使用振动测试仪、加速度传感器等设备进行实验。
2. 实验步骤：安装动力总成悬置系统，进行实际道路测试和实验室振动测试，记录数据并进行分析。
（三）实验结果及分析1. 实验数据：记录发动机的振动数据、车辆的行驶平稳性数据等。
2. 数据分析：通过数据分析，评估动力总成悬置系统的减震效果、噪声控制效果等。
3. 结果讨论：根据实验结果，分析动力总成悬置系统的匹配效果，提出改进意见。
五、结论通过对重型载货汽车动力总成悬置系统的匹配分析及实验研究，我们可以得出以下结论：1. 合理的匹配动力总成悬置系统可以有效减少发动机的振动和噪声传递，提高车辆的行驶平稳性和舒适性。
2. 在选择动力总成悬置系统的过程中，应综合考虑发动机参数、车辆参数以及使用环境等因素，确保匹配的合理性和有效性。
某重型卡车的驾驶室悬置结构优化和应用伏建博【摘要】针对一款重型卡车全浮式驾驶室悬置存在的问题,通过ADAMS建立驾驶室悬置系统的多体动力学模型进行分析优化,以及通过轻量化设计,配置空气弹簧,提升驾驶室的乘坐舒适性.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)018【总页数】3页(P31-33)【关键词】驾驶室悬置;结构优化;轻量化;ADAMS【作者】伏建博【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U463.8Abstract:The problems existing in the Full floating suspension of heavy truck cab, Cab suspension system was established through Adams multi-body dynamics model for optimization analysis, And through the lightweight design, Configuration of air spring, Improve cab ride comfort. Keywords: cab suspension; structure optimization; light weight; ADAMS CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-31-03 全浮式悬置系统通过适当增大驾驶室在车辆垂直方向上的运动行程，使悬置弹簧和减振器得以充分缓冲并衰减车架上端的振动。
目前国外如奔驰、斯科尼亚、曼公司等60%以上中重型货车均采用驾驶室全浮式悬置，近几年国内驾驶室全浮式悬置在中重卡货车上的使用也逐渐增多，全浮式悬置已经成为中重型货车的产品特性之一，并逐渐取代橡胶悬置成为商用车的标准配置。
摘要由于政策导向和互联网经济爆发，国内陆上物流业蓬勃发展，重型商用车成为公路运输的主力军。
长途运输中，商用车驾驶员长期处于恶劣的振动环境下，对乘员的身心健康造成不良影响，且产生的驾驶疲劳会招致发生交通事故的隐患。
商用车驾驶室悬置系统能够有效衰减传递到驾驶室的振动能量，提升整车平顺性，并能为整车动力性和经济性等性能的发挥提供良好的保障。
因此，对商用车驾驶室悬置进行研究，于客户于制造商，都大有裨益。
首先，本文详细介绍了驾驶室悬置系统的发展历程、基本结构和功能，进行了整车道路平顺性试验，对试验采集的加速度数据按照国标要求处理后，分别以悬置振动衰减率和座椅加速度乘坐值作为评价指标，对悬置隔振性能以及整车的平顺性进行了客观评价。
试验中，悬置下方的加速度传感器采集了车架端的振动信号，作为本文理论模型的振动输入。
其次，给出了驾驶室相关参数，对弹性元件和横向稳定杆等特殊元件作了特殊处理，介绍了参数线性化的理论依据及方法。
对实际模型进行简化后，按照实际参数在ADAMS软件中建立了驾驶室悬置仿真模型，并以实测的悬下振动激励作为输入进行了振动仿真，验证了模型的精准度。
再次，根据响应面试验设计方法，对设计变量制定了多组仿真方案，根据仿真采集的数据，拟合了驾驶室地板垂向加速度和质心纵向角加速度这两个振动响应量的响应面方程，并用方差分析和统计计算方法验证了方程的显著性和有效性。
最后，根据多目标优化问题基本原理对振动响应量进行优化，对拟合的响应面方程用自适应粒子群算法进行了寻优，优化后的方案经ADAMS仿真验证，最常用车速下响应量功率谱密度峰值分别下降16%和17.3%，对应加速度均方值分别下降9.4%和8%，仿真结果的目标函数最优值与粒子群算法对方程的寻优值误差为2%，其余车速下响应量功率谱密度峰值均有明显下降，说明本文的优化工作有一定效果并且优化方法可行。
关键词：重型商用车；驾驶室悬置；ADAMS；响应面设计；粒子群算法AbstractDue to the policy guidance and the outbreak of Internet economy, the domestic highway logistics industry is booming and heavy commercial vehicles are acting as the main force of road haulage. During the process of line-haul, drivers of commercial vehicles are exposed to harsh vibrations for a long time, the resulting driving fatigue brings hidden dangers of traffic accidents and both the physical and mental health of drivers can be badly damaged. The commercial vehicle cab suspension system can effectively attenuate the vibration energy transmitted to the cab, improve the ride comfort that ensure both the acceleration performance and economic performance. Therefore, to research on the commercial cab suspension system is of great benefits to both customers and manufactures.Firstly, the development history and basic structure as well as function of cab suspension were presented in detail. Ride comfort tests were carried out，and the acceleration data was calculated according to the national standard requirements, with the vibration attenuation rate and the seat acceleration respectively used as evaluation indicators, the vibration isolation performance of cab suspension and the ride comfort were evaluated objectively. In the tests, the acceleration signal collected by the sensors underneath the suspension was transmitted from frame and used as the vibration input of the theoretical model.Secondly, the relevant parameters of the cab were given. Specialized processing for special components such as elastic components and transverse stabilizers was described detailed, after which the theory and method of parameter linearization were introduced. With several simplification of the actual model, a simulation model of cab suspension was established in the ADAMS software based on actual parameters, and several vibration simulations were carried out with the collected vibration excitation as input to verify the accuracy of the ADAMS model.Then, based on response surface methodology, multiple sets of simulation were developed for the design variables. Using the result data of the simulations, two response surface equations of the vibration responses including the vertical acceleration on cab floor and the pitch acceleration at cab centroid were fitted and used. Variance analysis and statistical calculation methods were applied to verify thesignificance and validity of the equations.Finally, the vibration responses were to be optimized based on the basic theory of multi-objective optimization. The fitted response surface equations were optimized by adaptive particle swarm optimization algorithm. The optimized scheme of parameters was verified by ADAMS simulation, in which the maximum power spectrum density of two responses at 60km/h decreased by 16%.and 17.3% and acceleration decreased by 9.4% and 8% respectively. And the maximum PSD of two responses decreased significantly at the rest speed. The optimization was indicated to have certain effects and the optimization procedure was proved to be feasible with a deviation of 2% between the optimized value coming from ADAMS simulation and the one coming from PSO algorithm as indicator.Key words: Heavy commercial vehicle; Cab suspension; ADAMS; Response surface methodology; Particle swarm optimization目录摘要 (I)Abstract (III)目录 (V)第1章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 驾驶室悬置系统概述 (3)1.3 驾驶室悬置国内外研究现状 (7)1.3.1 驾驶室悬置研究现状 (7)1.3.2 研究现状评述 (9)1.4 本文主要研究内容和方法 (10)1.4.1 研究内容及方法 (10)1.4.2 技术路线 (11)第2章ADAMS多体动力学及驾驶室悬置振动的相关理论 (12)2.1 ADAMS多体动力学基本理论 (12)2.1.1 多体动力学系统的模型组成 (13)2.1.2 ADAMS多体动力学的建模理论和求解方法 (13)2.2 驾驶室悬置振动模型简化及振动原理 (18)2.3 人体对振动的反应及平顺性评价 (25)2.3.1 人体对振动的反应和基本评价方法 (25)2.3.2 商用车平顺性评价方法 (27)2.4 本章小结 (29)第3章驾驶室悬置平顺性试验 (30)3.1 本文驾驶室悬置结构简介 (30)3.2 实车平顺性试验和数据采集 (31)3.2.1 试验方法及规定 (31)3.2.2 试验设备 (32)3.3 数据处理及平顺性评价 (36)3.4 本章小结 (40)第4章驾驶室悬置结构理论分析及建模 (41)4.1 ADAMS建模方法简述 (41)4.2 建立驾驶室悬置仿真模型 (42)4.2.1 模型参数介绍 (43)4.2.2 模型简化处理 (49)4.2.3 悬置模型的最终建立 (50)4.3 振动仿真及模型验证 (53)4.3.1 模型静态验证 (53)4.3.2 振动仿真设置 (54)4.3.3 仿真结果与试验结果精度验证 (56)4.4 本章小结 (59)第5章驾驶室悬置仿真试验设计 (60)5.1 试验设计原理及意义简述 (60)5.2 试验设计优化方法概述 (61)5.2.1 常用试验优化方法简述 (61)5.2.2 试验数据统计分析原理 (64)5.3 驾驶室悬置模型的响应面试验分析 (68)5.3.1 响应面试验设计 (68)5.3.2 进行仿真试验及数据后处理 (70)5.3.3 模型拟合及显著性检验 (73)5.4 本章小结 (76)第6 章驾驶室悬置系统参数优化 (77)6.1 悬置系统的多目标优化问题描述 (77)6.2 粒子群算法原理简述 (80)6.3 优化效果验证 (83)6.4 本章小结 (89)第7 章结论 (90)7.1 全文总结 (90)7.2 研究展望 (91)致谢 (92)参考文献 (94)攻读学位期间获得的科研成果 (98)附录A：各车速下模型准确度验证 (99)附录B：本文粒子群算法MATLAB程序 (101)第1章绪论商用车驾驶室悬置系统与乘员的乘坐安全性、舒适性以及车载货物的完整性息息相关，性能良好的驾驶室悬置系统能够使得乘员和货物的安全得到保障并提供更舒适的乘坐感受，因此，对商用车驾驶室悬置系统进行研究具有足够的实际意义。
重型牵引车驾驶室悬置与悬架参数的集成优化设计赵林峰;胡金芳;张荣芸【摘要】In view of the automotive multivariate integration optimization problem of riding com-fort and handling stability,taking the heavy tractor as a research obj ect,the vehicle model with the cab suspension and air suspension was established.The tractor cab suspension and suspension parame-ters etc.11 parameters were chosen as variables to design experiments,then the mathematic model of multi-obj ective collaborative optimization was established.The six variables were identified as optimi-zation parameters based on the ideal parameter modification method,by using the RSM fit four re-gression models which were weighted to get the optimal solution and the size of the weighting factors. Compared with the simulation results where only suspension parameters were completed optimization design,it is shown that the cab suspension and the suspension parameters integrated optimization are more ideal,ride comfort and handling stability are improved obviously.%针对汽车多变量集成优化平顺性和操纵稳定性的问题,以某重型车为研究对象,建立了带有驾驶室悬置和空气悬架的整车模型.以驾驶室悬置参数和悬架参数为变量,建立了多目标协同优化模型.利用理想参数修改法确定了6个最佳优化参数,运用响应面方法拟合出4个回归模型,并进行加权,得到优化目标的最优解和权重因子大小.与仅选择悬架参数进行优化设计的结果对比,集成优化后的驾驶室悬置与悬架参数更理想,平顺性和操纵稳定性改善较明显.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2016(027)006【总页数】6页(P791-795,800)【关键词】驾驶室悬置;空气悬架;平顺性;协同优化模型;响应曲面法【作者】赵林峰;胡金芳;张荣芸【作者单位】合肥工业大学,合肥,230009;合肥工业大学,合肥,230009;合肥工业大学,合肥,230009【正文语种】中文【中图分类】U463.3随着高速运输业的发展，重型牵引车的平顺性和操纵稳定性越来越受到重视，国内外学者对基于二者性能优化的问题，已经展开了不少的研究。
某中卡驾驶室前悬置的拓扑优化设计陈小华福田戴姆勒汽车股份有限公司 北京市 101400摘 要： 本文旨在通过某中卡驾驶室前悬置的结构优化设计过程,阐述如何在给定空间，根据车辆结构的使用要求寻找出其材料的最佳布局方式，从而使车辆结构最大限度地实现轻量化。
传统结构优化设计过程大致为假设-分析-校核-重新设计，有时这个过程需要重复多次，很难找出最佳设计方案，用材裕度一般较大。
本文前悬置的结构优化设计中，直接优化出其结构材料的最佳布局从而实现前悬置的轻量化。
其优化设计方法过程如下：确定前悬置相关的极限强度工况(七种)和安全法规要求的前拍工况，运用多体软件建立中卡整车模型，分析提取极限强度工况载荷；建立驾驶室前拍工况模型，计算提取前拍工况载荷；建立前悬置的优化模型，施加前面提取的工况载荷，以优化设计区域密度作为优化设计变量，把各工况下的计算应力和体积作为响应，把材料屈服强度作为约束边界，以体积最小作为优化目标进行优化分析，从而得出前悬置结构材料的最佳布局方式。
根据优化结果，设计人员设计出的样件一次性通过了实际强度试验验证和碰撞安全前拍工况的摸底试验，这一优化方法大大地缩短了前悬置结构的开发周期和试验时间，也节省了开发试验费用。
也说明CAE技术在产品概念开发和产品设计阶段具有重要的指导参考作用。
关键词：前悬置 轻量化 多工况 拓扑优化1 绪论汽车轻量化不仅会减少结构用材，而且会使整车动力性提高，制动安全距离缩短，燃油消耗率降低，同时降低尾气排放量，据统计车辆每减重10%，每百公里可节省燃油6%-8%，尾气排放量也相应减少7%左右[1]。
国务院发布了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）》，要求到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平[2]。
为了应对更为严格的法规要求和响应国家节能环保需要，我们福田在汽车轻量化工作上进行攻难刻坚，开展了大量工作，如其中某中卡驾驶室前悬置的拓扑优化设计。
