随着我国的经济的快速发展，全球经济一体化的日益加深，我国的汽车制造业也在国民经济中占有越来越大的比例，而轻型卡车也在这样的发展形势下，获得了迅猛的发展。轻型卡车被广泛地用于运输业中，往往需要在各种条件环境下进行长时间长距离地运载工作，行驶路面也较为恶劣，由于路面的不平衡而引起的车辆的整体或局部的振动，在与外界的激励源的激励频率相近时会引起共振现象，导致车辆驾驶室内产生剧烈的噪声，而长距离地行驶也对车辆的结构强度和车辆的使用寿命有较高要求，因此我们有必要对轻型卡车驾驶室进行模态分析以在设计阶段就找出驾驶室的缺陷并对其加以优化改进。

在模态分析方面我们常用ANSYS软件和Hypermesh软件等对汽车驾驶室进行分析。模态分析这种方法在国外起步较早，早在20世纪70年代，工作模态分析的理论就已经在国外被提出，20世纪90年代以来，美国就已经在这方面有了较为成熟的技术与思想体系，并已经将其充分地运用于航天航空、地面载重、公路大桥、大型建筑等各个方面的结构分析中，而国内对模态分析的认识和运用较晚，起步较晚，但随着国内大量的数学家投身于模态分析的研究，中国在模态分析方面也有着快速地发展，本次课程设计将在利用模态分析的方法对轻型卡车驾驶室进行相关分析，以对轻型卡车驾驶室进行初步的设计以及进一步的优化设计。

在国内，不少学者教授都在期刊上针对车辆驾驶室的模态分析发表了相关的文章，利用模态分析与有限元法对车辆问题进行分析处理，对本毕业设计进行相关设计分析和优化有着一定的指导意义与参考价值。李顶根等^[1]运用ANSYS软件计算出载重车辆前6阶模态，对模态固有频率与外界激励频率进行对比分析，对驾驶室进行了相关的优化设计改进。刘云等^[2]利用Hpermesh软件建立了拖拉机的有限元模型，对有限元模型进行分析从而得到该车辆驾驶室的优化设计的改进方案。张志飞等^[3]利用Hypermesh软件建立了某商用车的驾驶室有限元模型，并有限元模型进行拓扑优化，从而改进了商用车驾驶室的设计。邓习树等^[4]基于某工程车辆的白车身，建立其有限元模型并对其进行模态分析和振动分析，为进行结构改进提供了基础方案，此外还进行了静力学分析，从力学角度进行分析对比，保证了车辆的结构强度没有问题。邓亚东等^[5]利用Hypermesh软件建立了某轻型货车驾驶室的有限元模型，通过对有限元模型的分析和优化，得出在驾驶室自重不变的情况下的驾驶室结构最优解。刘刚田等^[6]利用小型货车驾驶室的三维有限元模型对驾驶室模态进行了求解，并通过动态模拟分析进行可靠性验证，在模型可靠的前提下对驾驶室进行了优化设计。谢小平^[7]等使用某商用车驾驶室白车身，运用Hypermesh软件建立白车身模型，再利用最小二乘复指数法和最小二乘复频域法对模型进行模态分析，将两种分析法得出的结果进行对比，可以验证结果准确可靠，并在此基础上进行优化设计。

国内也有很多大学硕士论文车辆驾驶室进行了模态分析和研究。合肥工业大学硕士裴兆^[8]针对某货车驾驶室，利用Hypermesh软件建立了驾驶室白车身并加以分析，对其进行静力分析与模态求解以保证其弯曲扭转刚度，避免驾驶室的共振现象，还对驾驶室进行了寿命分析，以满足实际生产要求；长安大学硕士冯帆^[9]通过对驾驶室模态进行计算和对标，在模态准确的情况下，对驾驶室降噪进行了方案设计以及对比分析，从而达到驾驶室噪声要求。北京林业大学硕士程铭^[10]以五征轻卡WZ001车身数据数模为研究对象，利用CAD建模，导入Hypermesh建立有限元模型，利用ANSYS进行模态计算，从而在驾驶室整体质量增加最少的前提下对驾驶室进行了优化。吉林大学硕士刘文平^{11}利用Hypermesh软件建立某商用车驾驶室白车身模型，并用MSN.Nastran进行模态计算，之后进行模态实验并确定模态可信度较高，为进一步研究提供了良好条件。吉林大学陈海潮^[12]建立了商用车驾驶室的白车身模型，对模型进行模态求解和实验分析后，验证了模态具有较高的可信度，改进采用了双层壳结构，并针对行驶过程的典型危险工况进行了拓扑优化，找出了最优解。

国外在模态分析方面则比国内起步稍早，许多学者都进行了大量学术性研究。L.I.Nagy,M.Dede等^[13]采用有限元法对车身级驾驶室声腔进行建模分析，得到声压分布彩图并通过彩图找出噪声贡献量最大的地方，对其加以优化设计，改进了驾驶室噪声问题。B S Manjunatha等^[14]则提出了一种估算卡车疲劳强度的研究方法，通过粗糙路面耐久性试验和试验台耐久性试验估算驾驶室疲劳强度，将估算与测试结果进行对比分析，验证了思路的可靠性。S.Sankar等^[15]以越野车微研究对象，对其进行模态分析，并将模态矢量进行校准，找出误差所在，获得全面的倾斜动态模型，为后续研究做准备。

本文在借助国内外问下所提出的研究思想与研究方法，利用Hypermesh等CAE工具，设计出结构合理的轻型卡车驾驶室并对其进行模态分析和优化改进。

2. 研究的基本内容与方案

利用学校内的图书馆以及网络资源，通过阅读相关文献，学习相关软件，在老师的指导下，针对轻型卡车的驾驶室进行相关的参数设计以及模态分析，在对一些车辆的驾驶室结构进行了解后可以进行初步的设计并利用Hypermesh等软件工具对驾驶室数模进行模态分析与研究，对其进行结构方面的优化设计，以提高轻型卡车的结构安全性和驾驶的舒适性。基本内容如下：

（1）了解国内外各类车辆的驾驶室的结构问题，掌握模态分析的处理方法与处理思想，了解现阶段国内外在轻型卡车驾驶室的模态分析优化设计方面的进展和存在的问题，为轻型卡车驾驶室的模态分析与模态试验好准备工作，并在完成模态分析后，应用LMS.Test.Lab对驾驶室进行模态试验，将其结果与仿真结果进行对比，以确保仿真结果的可靠性与准确性。

（2）学习模态分析软件Hypermesh，能够熟练运用其进行驾驶室的有限元模型的建立，简化与几何清理，并能利用Hypermesh的内部求解器对有限元模型进行模态求解。

（3）运用厂商给定的驾驶室数模模型，利用Hypermesh软件对对其进行网格划分和有限元建模，使其能被用于后续的处理分析中。