开发设计标准

最近，Deere公司管理层决定通过安装一个独特的驾驶室悬架系统来进一步改善乘坐舒适性。一方面，直到现在多数驾驶室悬架系统还使用螺旋弹簧，其固有频率高于1.6Hz。这样在2.3Hz的频率范围内振动没有得到削弱，相反加强了，而这个频率范围正是通常工况条件下所处的频率范围。另外一个因素是驾驶员座椅和驾驶室悬架系统的固有频率在同一范围内，因此驾驶室和座椅间可能产生共振。为了改善这种情况，Deere工程师在带有驾驶室悬架的拖拉机仿真模型上进行了一系列的多体仿真。这些仿真结果肯定了一个众所周知的理论，即悬架系统只能将驾驶室同高于驾驶室悬架系统固有频率的激励隔离开来。因此工程师们得出结论：悬架理想的固有频率应该设定在1Hz。这个结论指导了以后的设计过程，并且如果品质参数在现场开发出来的话，它可以在更短时间内，用更低的成本获得最佳的设计方案。

如果考虑到驾驶室后部悬架系统的连接，1Hz的标准就意味着在满负荷和最小负荷情况下，弹簧变形的长度相差60mm。在这种情况下，就需要一个载荷调节系统来满足在不同载荷工况下获得足够的弹簧行程。这种功能是传统螺旋弹簧无法完成的，因此油气弹簧系统就应运而生。多体仿真用于选择合适的氮气体积和初始的压力设置，从而将系统的固有频率调整到1Hz。

预测不同设计的舒适性

此时，才制造了样机并进行测试，结果肯定了它比现有驾驶室悬架系统已经在乘坐舒适性方面得到了极大改善。为比较以后设计方案的舒适性，Deere公司采用了国际标准组织第2631-1号规范中依靠频率评估人体舒适性的方法。此规范中包括两个测量标准：均方根值（RMS）和振动功率（power vibration dose）。频率加权座椅加速度的均方根值被选择作为评价以后设计方案的主要方法，而这种参数无论在道路还是农田条件都可容易地从LMS Virtual.Lab Motion(DADS)仿真中得到。在设计过程中，当Deere工程师评价不同设计的参数和部件时，他们可以将其设计结果对驾驶员乘坐舒适性的影响进行量化。

上图显示的是Deere拖拉机带有和不带驾驶室悬架的乘坐舒适性比较曲线。图中清楚地显示出乘坐在带有前轴和驾驶室悬架、以50km/h速度行驶的无载荷拖拉机中要比在只装配了前轴悬架以20km/h速度行驶的拖拉机中要舒服得多；在50km/h时，舒适度可达31％。因为驾驶员要花费相当长的时间往返于工作地点，所以其发展潜力是显而易见的。上图中通过座椅竖直加速度的功率谱密度曲线相比，驾驶室悬架系统的舒适效果就很明显了。此图显示司机在不带驾驶室悬架的拖拉机上是处于频率为2.3Hz左右的高度振动中，因此如果驾驶室悬架系统的固有频率远远低于这个范围，那么就可以免受这种振动，所以油气低频驾驶室悬架可以说是一个优秀的解决方案。

"We selected LMS DADS because result quality and calculation speed were higher than the other alternatives."

为疲劳研究预测部件载荷

多体仿真在设计过程中体现的另一优势就是工程师们能够更早地考虑到疲劳方面的问题。建立仿真过程就意味着仿真过程中所用的条件将在实物样机制成后用于评价部件耐久性。仿真使用同样的高度和几何障碍，可以产生部件载荷；作为输入数据用于有限元分析，最终从疲劳的角度协助完成部件的设计。Deere工程师也使用与LMS Virtual.Lab Motion (DADS) 连接的MATLAB数学计算和Simulink建模软件来评价悬架控制系统，包括：驾驶舒适性计算的滤过设计，前轴和驾驶室悬架液压系统，自动负载调整系统，动力传动系统模型及简单的驾驶员模型等等。

新的驾驶室悬架系统最近已安装在Deere 6020系列拖拉机上并被推向市场，与已有的安装了TLSII前轴悬架系统的6320型号拖拉机共同成为用户的选择。新型电控油气驾驶室悬架可以永久调节驾驶室的平衡，此悬架的行程最长可达100mm，用以改善驾驶员在农田和道路上的乘坐舒适性。托马斯博士说："多体仿真在这项设计创新中起到了关键性的作用：它帮助产品开发小组在设计初期就进行关键设计参数重要性的评价；它还能够在实物样机制成前对不同设计参数进行优化。"