商用车驾驶室的驾驶室悬置形式及主要功能

商用车驾驶室的悬置形式及主要功能作者：cabird101商用车驾驶室悬置系统介绍第1页共13页驾驶室悬置系统是指通过弹簧及一些阻尼元件能把驾驶室与车架连接起来的悬置装置，该系统能够有效的衰减其他激励源对驾驶室振动的影响。悬置系统主要由弹性元件和减振元件组成，是驾驶室与车架连接的重要部件，悬置系统的功能除了支撑驾驶室之外还有减振的作用，路面和发动机产生的振动经过悬置系统能够得到很好地过滤。因此，驾驶室悬置系统对于改善驾驶室的平顺性，提高驾驶员的乘坐舒适性，减小车架对驾驶室的冲击力以及提高在发生碰撞时的安全性等方面都起到了非常重要的作用。图1某商用车驾驶室悬置结构图驾驶室悬置系统的分类在整车设计中，驾驶室的参数设计是整车设计必不可少的组成部分。目前，国内有部分厂家在商用车设计中通过应用驾驶室悬置系统隔振技术来达到提高驾驶室舒适性的目的。目前驾驶室悬置系统按结构形式分主要包括全浮式驾驶室和半浮式驾驶室两种：全浮式驾驶室悬置系统全浮式驾驶室悬置系统由前、后两组悬置系统组成。即驾驶室是通过前后左右四组弹性元件构成悬置系统将驾驶室悬置于车架之上的，前悬置系统包括筒式减振器、螺旋弹簧、拉杆、横向稳定杆等，后悬置系统包括螺旋弹簧、横梁以及拉杆等。通过拉杆把驾驶室和车架连接起来，起到稳定驾驶室的作用。图2-1及图2-2分别给出了全浮式驾驶室前后悬置结构。第2页共13页图2-1驾驶室前悬置结构图图2-2驾驶室后悬置结构图1-螺旋弹簧；2-横向稳定杆；3-筒式减震器；4-拉杆；5-横梁支架驾驶室悬置系统的分类第3页共13页半浮式驾驶室悬置系统半浮式驾驶室前部两个支承点采用铰接方式与车架相连，后悬置结构也采用弹簧和阻尼元件构成后悬置连接到车架上。因此可以说半浮式驾驶室悬置相对于全浮式驾驶室而说的，半浮式驾驶室悬置的两个后悬置点和全浮式基本一致。在过滤振动的效果上来说半浮式驾驶室悬置系统没有全浮式驾驶室悬置系统好，但全浮式驾驶室悬置系统对设计的成本比较高，且制造工艺和结构都比半浮式复杂。驾驶室悬置系统的分类第4页共13页第5页共13页驾驶室悬置系统主要功能悬置系统作为连接车架和驾驶室的重要部件，它具有以下几个重要的功能：支承驾驶室驾驶室悬置主要功能之一是建立车架与驾驶室之间的连接关系。并支撑驾驾驶室的整个质量，并引导驾驶室相对于车架做垂直运动，要保证悬置系统具有一定的刚度而使驾驶室在行车时不会因为振动幅度位移过大而影响驾驶员的驾驶环境。同时还要求悬置系统有一定的可靠性，不能产生脱节的情况而对乘车人员的安全造成隐患。减振作用悬置系统能够明显改善驾乘人员的乘坐舒适性，具有良好的隔振作用，能够很好的衰减驾驶室的振动和冲击，减轻驾乘人员在行车过程中的的疲劳感；当汽车碰撞时，驾驶室能够产生一定量的位移，从而有效地吸收碰撞产生的能量，减轻或避免汽车碰撞时对乘员造成的影响。第6页共13页使驾驶室能够翻转对于商用车来说，发动机的位置一般都处于驾驶室的下方，当发动机或其者相关部件出现故障，驾驶室悬置系统必须能够便于驾驶室的翻转，以使维修人员方面检查和维修。因此，悬置系统对整车来说的是很重要的组成部分，它的性能的好坏直接影响驾驶室的平顺性和乘坐的舒适性。驾驶室悬置系统主要功能常用悬置元件的介绍常用于驾驶室悬置系统的元件主要有一些几种：螺旋弹簧悬置当今商用车用大多数悬架系统的弹性元件都采用螺旋弹簧。它具备结构简单、制造容易、成本低廉、可靠耐用等优点。螺旋弹簧是使用的最早的弹簧元件，其加工和制造的工艺相较其他的弹性元件已经非常成熟了，制造成本较低且性能稳定，在设计制造过程中可根据实际需要改变其刚度和结构尺寸，但是螺旋弹簧的载荷只能在垂直方向上承受，因此在使用螺旋弹簧时须要结合运动副一起来控制构件的运动轨迹，图4-1为某商用车后悬置螺旋弹簧。此外，为了减轻振动，还要在悬置系统上设置阻尼器，通常在设计时将螺旋弹簧与筒式减振器结合使用。图4-1后悬置螺旋弹簧第7页共13页空气弹簧悬置因为空气弹簧自身的一些优点，随着技术的发展空气弹簧也被越来越广泛的应用到驾驶室悬置系统中，图4-2驾驶室后置空气弹簧，不过在布置方式上和螺旋弹簧相比并没有太大的不同，空气弹簧的布置如图4-3所示。图4-2驾驶室后置空气弹簧图4-3空气弹簧布置图常用悬置元件的介绍第8页共13页按照空气弹簧的结构可把空气弹簧分为膜式空气弹簧和囊式空气弹簧两种：膜式空气弹簧膜式空气弹簧如图4-4所示，膜式空气弹簧主要由活塞、上盖板、缓冲块和橡胶气囊组成。橡胶气囊是由内层橡胶、帘布层、钢丝圈和外层橡胶四部分硫化而成。内外层的橡胶都属于超弹性材料，内层橡胶和外层橡胶都起密封作用，除了密封外，外层橡胶具有保护的作用。帘布层是帘线橡胶复合型的材料，属于各向异性材料，用于承受囊体的载荷，对空气弹簧的承载能力和耐久性起着决定性作用。这就可以获得在大位移时变硬，在额定高度下很软的特性，即合适的非线性弹性特性。所以膜式空气弹簧的优点是振动频率低，刚度小，特性曲线的形状容易控制；缺点是由于橡胶气囊的工作情况较为复杂，耐久性、使用寿命没有囊式空气弹簧好。图4-4膜式空气弹簧剖面图常用悬置元件的介绍第9页共13页囊式空气弹簧图4-5囊式空气弹簧剖面图囊式空气弹簧（如图4-5）可以是单段或多段连接而成，分别称为单曲、双曲或多曲囊式空气弹簧。在每一段之间有金属轮缘，以此承受内压张力的作用。囊式空气弹簧主要囊内密封的高压空气及囊式帘线橡胶层组成,压缩弹簧时整个弹簧高度会变小，弹簧的内部体积会迅速增小，使得空气弹簧的刚度增大，振动频率高。它具有隔振频率低、制造工艺简单、使用寿命长、阻尼性能好、性能参数可调等优点。常用悬置元件的介绍第10页共13页空气弹簧有以下特点：空气弹簧具有优良的非线性弹性曲线，可以有效限制振动的振幅，避开组件的共振，防止对零件产生较大的冲击。增大空气弹簧的总容积，有效减少振动对零部件的破坏。这是空气弹簧独特的优点。空气弹簧的刚度K随载荷P而变，所以在不同载荷下，其隔振系统固有频率几乎不变，隔振效果也几乎不变。空气弹簧的刚度值具有可变性，可通过改变气室的容积或内腔压力来改变弹簧的刚度。空气弹簧能吸收高频振动，对声音的过滤性能很好，这一优点主要是由空气弹簧的构造和所用材料决定的，橡胶和空气很难传递声音。空气弹簧重量轻。因其本体主要是由橡胶囊和几乎没有重量的空气构成的，因此在重量上比钢弹簧轻得多。常用悬置元件的介绍第11页共13页橡胶复合型弹簧橡胶复合型弹簧是由橡胶与薄钢板间隔排列组成的，如图4-6所示，在制造过程中它是由薄钢板和橡胶材料浇铸而成，橡胶复合弹簧能在保证稳定性的情况下提供非线性的刚度特性。当它承受的重载越重压得就越紧，则刚度性能就越好，能够满足工程车重载高速时的运行平稳性、安全性的需要，并且相比空气弹簧，在维护上更方便，使用寿命也要更长。图4-6橡胶复合型弹簧常用悬置元件的介绍第12页共13页液压悬置目前液压悬置比较常见应用于中高档轿车的发动机悬置上，在商用车驾驶室悬置系统上的应用还不是很多，驾驶室液压悬置的原理基本相是在传统橡胶悬置上发展而来的，以橡胶材料制成主簧，起主要弹性元件作用，液压悬置内部有阻尼功能的液体工作介质，并且液室与外部有可靠的密封性能，一般液压悬置系统内部的液体以乙二醇和水的混合液居多，因为