汽车NVH综合技术：车轴布置对舒适性的影响

6×2的前2轴车和6×2的后2轴车负载标准是不同的。以这个不同点为背景，对乘坐舒适性的区别之处加以预测。根据对分析模型的计算，考虑该背景对乘坐舒适性的影响。另外，这里不仅要考虑驾驶室位置的乘坐舒适性，包含货厢在内的车身的振动性能也是需要讨论的对象，如图8-19所示。

作为研究的对象，以下2轴类型的车，GVW都设定为20t。

图8-19 前2轴车和后2轴车的比较

图8-20是在ISO A级路面上以80km/h速度行驶时上下方向的车体加速度分布。在图中，还记录了后2轴车的实测数据。

图8-20 前两轴车和后两轴车的比较

其结果显示，后2轴车的节点位于前部，同前2轴车相比，后部货厢位置的振动幅值高，前部驾驶室位置的振动幅值低。从以上结果可知，用驾驶室位置的振动幅度来评价乘坐舒适性，后2轴车优势明显。

对两个车型的乘坐舒适性能出现差别的背景加以说明。作为最主要的原因，认为是悬架特性、重心点的位置以及车体振动分布和簧上共振模态的节点等。

首先，分析悬架特性的影响。两个车型的悬架特性见表8-1。为了对悬架的硬度、柔软程度进行对比，表8-1中显示的是轴重量与弹簧刚度的比值。该值越大则悬架越硬。

表8-1 轴重量/悬架弹簧刚度比较（单位：N/N·m）

图8-21 悬架特性的影响

图8-21是后2轴车与前2轴车的悬架特性，作等价处理（固有振动频率、减衰系数一定）后车体的振动分布情况。车辆后部的车体振动（货厢振动），后2轴车由于后悬架的弹簧刚度软化后和前2轴车一样低，而前2轴车的悬架弹簧刚度硬化后同后2轴车一样高。由此可知，对于货厢的振动，基本上是由后悬架的弹簧刚度特性所决定的。基于此，车辆前部驾驶室的振动，即使调整悬架弹簧刚度，前2轴车比后2轴车高的倾向也是无法改变的。所以，乘坐舒适性不仅仅是由悬架的特性决定的。(www.xing528.com)

也就是说，前2轴车为了达到后2轴车同样的乘坐舒适性，计算显示其所有悬架的弹簧刚度要降低30%～40%，同后2轴车达到相同的悬架柔软程度。

图8-22 载荷分布的影响

车体振动，除了由悬架特性所决定的振动传递以外，振动模态的形成状况也有很大的影响。前2轴车和后2轴车的一个差别点是重心点和轴距，对振动模态节点的形成有着很大程度的影响。因此，可以调整两台车的重心点位置，检查驾驶室位置的乘坐舒适性有何变化。图8-22是在ISO A级路面上以80km/h速度行驶时驾驶室上下方向的振动加速度（0～8Hz的rms值）在重心位置移动时的变化情况。重心移动操作是在计算模型上实现的，实际上可以在确保弹簧的行程条件下，调整载重量即可实现重心位置的移动。

从图中可知，后2轴车的原状态即为最佳状态，前2轴车的重心点向后移动（接近后2轴车的状态）时，乘坐舒适性变得越来越好。

图8-23 悬架特性的影响

为了解该现象的原因，对构成车体振动的2个簧上共振模态，即上下跳动模态和俯仰振动模态的相关性加以调查。图8-23中，显示了每个车型的振动模态及耦合后的模态。两个车型有如下的特征。

前2轴车：节点位于车体中央的俯仰模态（f₀=7Hz）和节点位于后部的上下跳动模态（f₀=2.0Hz），中间位置的振幅较小，离开中央位置后的两边呈现对称形式的振幅上升趋势。因此，在驾驶室附近，两个模态成分相互叠加后，振动幅度加大。

后2轴车：两个模态节点分别位于前轴、后轴附近，前悬架接近于解耦条件。决定前轴附近车体振动的前悬架的模态（f₀=1.8Hz）频率较低，振幅也较小，而车体后部的振动是由后悬架的振动模态（f₀=3.3Hz）所决定的，货厢的振动幅度较大。

在上述结果的基础上，前2轴车的重心点向后方移动后，如图8-24所示，俯仰模态节点向后方向移动，另外，上下跳动模态的节点向前接近前轴，呈现同后2轴车一样的模态状态，乘坐舒适性提高。

从以上分析结果可知，车轴的布置、悬架的弹簧特性，以及重心位置等因素影响着簧上振动的分布，同时也对同乘坐舒适性相关的车体振动有着很大的影响。

图8-24 重心点移动和簧上质量共振节点的变化