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重型商用车辆和客车的动力学——振动环境
车架并不是真正的悬架系统，但是由于具有柔性，其对振动环境有特殊的影响。有许多内部的激励源，其中之一是轮胎跳动，它是一个周期性的激励。这可能会引起称为“跳跃乘坐”或“波动”的现象，发生在刚性货车和超长轴距的牵引车上。它是车架振动，车架以其一阶弯曲模态振动。车架振动引起驾驶室的俯仰运动，驾驶员感受为纵向振动。其通常发生在6~8Hz频率范围，对应的速度范围为65~85km/h。它通常为窄带无阻尼共振峰，虽然幅值很小，但是会使驾驶员感觉非常不适。货车轻量化易于恶化这种情况，因为这可能意味着降低车架的刚度。这种现象主要发生在20世纪60年代末和70年代，这时的一个实例显示了前两阶弯曲模态、跳动模态和俯仰模态，如图19.16所示。当时的道路变得非常好，这听起来像一个悖论，但是道路状况良好也是一个先决条件;否则这种共振会隐藏在噪声中。基本上有两种方法可以解决这个问题:一种方法是使轮胎变圆，另一种方法是通过加固提高车架的刚度。两种解决方法都不理想，另一种更复杂的方法也被成功使用，通过调整发动机悬置使发动机作为一个动态减振器。其需要一个特定几何的发动机悬置才能做到，全悬浮驾驶室的出现最终解决了这个问题。车架仍然存在振动，但有效地被驾驶室隔振。
19.3.2.4 发动机悬置
发动机是一个激励源，发动机悬置的任务是对发动机与底盘进行隔振。发动机有很多阶振动，但是六缸发动机最重要的是第三阶振动。发动机悬置最高的固有频率必须远低于怠速时的这个激励频率，即约25Hz。发动机具有相当的质量和惯性，至少与前端、驾驶室和前轴安装的其他部件有相同的量级。因此，对发动机悬置进行调校，以避免不受控制的动态耦合是重要的，发动机悬置固有频率的范围是7~15Hz。
19.3.2.5 主动悬架
在全主动悬架中，弹簧和减振器单元由力发生器替代，通过车辆状态变量控制，参见第34章。这意味着悬架既有能量输入也有能量耗散，主动悬架可以通过车身加速度(舒适性)、轮胎力(抓地性)和悬架行程(空间)的加权之和进行优化。另一种应用是主动稳定器。为了避免高频不平顺，整体系统需要有非常好的频率响应。全主动悬架有两个主要的缺点:高成本和高功率消耗。这使得全主动悬架不适于现阶段的货车。从这个角度而言，半主动悬架更具有吸引力。其有一个主动控制的减振器，只耗散能量。控制原理是所谓的天棚阻尼，假设阳尼的一端固定在空中，从而能够抑制车身和车轮的绝对速度，而不是车身和车轮之间的相对速度。同样，为了避免高频不平顺性，频率响应一定要非常好。性能良好的半主动底盘悬架的平顺性改进为10%~15%，采用加速度均方根衡量。实际上，这不足以证明这样复杂且昂贵的系统的有效性，被动悬架仍具有非常大的潜力。通过使用软底盘弹簧和优化的非线性减振器，可以达到非常好的结果。然而，存有第三种可能性，即自适应减振器。通过对载荷、路面输入或侧倾激励调整阻尼，在某些情况下可以实现更好的性能。另一个潜在的可能性，是为了避免触底调整减振器，以减少悬架行程。自适应阻尼也是较简单的系统，但是仍然比被动减振器贵得多。
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