(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210989968.6 (22)申请日 2022.08.16 (71)申请人 湖北汽车工业学院 地址 442000 湖北省十堰市张湾区十堰市 红卫教育口车城西路167号 申请人 襄阳群龙汽车部件股份有限公司 (72)发明人 尹长城　罗德民　岳国生　王长福　 (74)专利代理 机构 济南龙瑞知识产权代理有限 公司 37272 专利代理师 白彦 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/14(2006.01)G06F 17/11(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种驾驶室悬置系统四自由度数值模型的 构建方法 (57)摘要 本发明涉及一种驾驶室悬置系统四自由度 数值模型的构建方法， 包括以下步骤： 构建驾驶 室‑座椅简化模型架构； 构建驾驶室自由振动模 型和驾驶室受迫振动模型； 利用模态 解耦法对数 值模型解耦， 求解系统的传递函数； 根据随机振 动理论， 得到悬置系统的四输入四输出振动模 型； 设置车型惯性参数、 刚度参数、 阻尼参数、 位 置参数， 基于以上基本参数， 利用Matlab代码求 解驾驶室悬置系统的模态与模态振 型； 对采集的 比利时路谱进行谱分析获取道路功率谱， 以道路 功率谱作为随机振动模型的输入， 计算驾驶室和 座椅的垂向振动特性； 采用I sight和Matlab联合 优化的方式,建立悬置系统的优化设计模型， 优 化驾驶室与座椅悬置系统的设计参数。 权利要求书6页 说明书15页 附图5页 CN 115374536 A 2022.11.22 CN 115374536 A 1.一种驾驶室悬置系统四自由度数值模型的构建方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 构建驾驶室 ‑座椅简化模型架构： S2、 构建驾驶室自由振动模型和驾驶室受迫振动模型； S3、 利用模态解耦法对数值模型解耦， 求 解系统的传递 函数； S4、 根据随机振动理论， 得到悬置系统的四输入四输出振动模型； S5、 设置车型惯性参数、 刚度参数、 阻尼参数、 位置参数， 基于以上基本参数， 利用 Matlab代码求 解驾驶室悬置系统的模态与模态振型； S6、 对采集的比利时路谱进行谱分析获取道路功率谱， 以道路功率谱作为随机振动模 型的输入， 计算驾驶室和座椅的垂向振动特性； S7、 采用Isight和Matlab联合优化的方式,建立悬置系统的优化设计模型， 优化驾驶室 与座椅悬置系统的设计参数。 2.根据权利要求1所述的驾驶室悬置系统四自由度 数值模型的构建方法， 其特征在于： 所述步骤S1的具体操作如下： 将驾驶室与座椅简化为两个刚性质心， 其中驾驶室与车架之 间的悬置系统采用的是四个空气弹簧连接， 利用四个质阻弹模型简化； 座椅与驾驶室之间 的悬置系统采用座椅弹簧连接， 简化为一个质阻弹模型， 即驾驶室与座椅振动模型主要由 四个空气弹簧、 座椅弹簧、 驾驶室和座椅四部 分组成， 其中弹簧模型只引入了Z向刚度， 所以 驾驶室的运动自由度为垂向运动位移Z1、 侧倾角 θx、 俯仰角 θy， 座椅运动自由度为垂向运动 位移Z2。 3.根据权利要求2所述的驾驶室悬置系统四自由度 数值模型的构建方法， 其特征在于： 所述步骤S2中的驾驶室自由振动模型的构建包括以下步骤： 步骤1、 建立悬置系统总动能方程： 其中， T为系统总动能， Jx,Jy为驾驶室质心绕x轴和y轴的转动惯量， Jxy为截面惯性矩； m1,m2为驾驶室和座椅质心质量， Z1,Z2为驾驶室和座椅的垂向运动位移； 步骤2、 建立悬置系统的总势能方程： 其中， U为系统总耗散能， Ui为第i个空气弹簧的阻尼耗散能， U2为座椅弹簧阻尼耗散能，权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115374536 A 2Z1,Z2为驾驶室和座椅的垂向运动位移， ki为第i个空气弹簧的刚度， k为座椅弹簧刚度， xi、 yi 为第i个空气弹簧上部安装点的坐标， x、 y为 座椅弹簧底部安装点的坐标； 步骤3、 建立悬置系统总耗散能方程： 类比势能的计算原理， 得到悬置系统总耗散能： 其中， D为系统总耗散能， Di为第i个空气弹簧的阻尼耗散能， D2为座椅弹簧阻尼耗散能， ci为第i个空气弹簧的刚度， xi、 yi为第i个空气弹簧上部安装点的坐标， x、 y为座椅弹簧底部 安装点的坐标； 步骤4、 由拉格朗日方程 求得系统的自由振动方程： 其中， 质量矩阵[m ]、 阻尼矩阵[c]、 刚度矩阵[k]、 位移向量{x}如下： {x}＝(Z1 θx θy Z2)T    (8)。 4.根据权利要求1所述的驾驶室悬置系统四自由度 数值模型的构建方法， 其特征在于： 所述步骤S2中的驾驶室受迫振动模型的构建包括以下步骤： 步骤1、 建立悬置系统的总动能方程权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115374536 A 3