Yol taşıtları ön süspansiyon sistemlerinin bilgisayar destekli analizi ve optimizasyonu
Computer aided analysis and optimization of road vehicle front suspension
- Tez No: 126866
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LEVENT GÜVENÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Araç dinamiği, Süspansiyon sistemleri, Bilgisayar destekli süspansiyon analizi, Süspansiyon parametreleri optimizasyonu, Vehicle dynamics, Suspension systems, Computer aided suspension analysis, Suspension parameters optimization XIll
- Yıl: 2002
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
ÖZET YOL TAŞITLARI ÖN SÜSPANSİYON SİSTEMLERİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU Süspansiyon sistemleri aracın yolla etkileşimini sağlayan sistemlerdir. Yoldan kaynaklanan titreşimlerin büyüklüğünü düşürürken aynı zamanda seyir dinamiği performansım da belirlemektedirler. Bu nedenle taşıt tasarımında önemli bir yere sahiptirler. Süspansiyon sisteminin geometrik yapısı gövde hareketlerini belirlemektedir. Taşıtta meydana gelen hareketler yalpa, ziftlenme ve savrulma olarak tanımlanabilir. Yalpa hareketleri taşıtın yalpa ekseni etrafında yaptığı hareketlerdir ve seyir emniyeti açısından büyük bir öneme sahiptir. Gövdede meydana gelen diğer hareketler genellikle biniş konforu açısından incelenmektedir. Yol araçlarının tasarımında, yol tutuş, seyir dinamiği ve biniş konforu gibi etkenler göz önüne alındığında, tasarım mühendisleri şasi sisteminin tüm parametrelerini ayarlamaya çalışır. Süspansiyon sistemlerinin tasarımında sistemin bir çok fonksiyona sahip olması nedeniyle, biniş konforu ve seyir dinamiği birbirleri ile çelişik ihtiyaçlar ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenle en iyi çözüm tüm parametrelerin makul oranlarda karşılanması, bir optimizasyon şeklinde olmaktadır. Bu durum, tasarım çalışmalarında karmaşık modellerin ve analizlerin kullanılmasını gerektirir. Daha önce yapılmış tasarım çalışmalarında, tasarım mühendisleri, bu denli zor hedeflere ulaşabilmek amacıyla deneme-yanılma ile kişisel deneyime dayanan bilgilerden yararlanmışlardır. Bu gün bilgisayar teknolojilerindeki gelişmelere bağlı olarak karmaşık modellerin oluşturulması, simülasyonu ve analizi daha kolay hale gelmiştir. Bilgisayar destekli analiz ve simülasyon kullanımı tasarım sürecinde sanayide hızla yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu çalışmada süspansiyon sistemi analizi ve simülasyonlarında ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) programı kullanılmıştır. ADAMS, bir çok sektörde kullanılmasının yanında süspansiyon sistemlerinin davranışlarının ya da bütün bir taşıtın biniş konforu ve seyir dinamiği özelliklerinin analizi için otomotiv endüstrisinde de kullanılmaktadır. Tez kapsamında, ADAMS içerisinde bir Çift Lades Kemiği ön süspansiyon sistemi oluşturulmuş, tasarım problemi tanımlanarak süspansiyon sisteminin düşey hareketleri esnasındaki davranışı simülasyonlar yardımıyla incelenmiştir. Bu simülasyonlarda sistemin düşey hareketlerine karşılık tekerlek açılarındaki değişim miktarları ve süspansiyon sisteminin ani dönme merkezi ile ilgili verilerin grafikleri elde edilmiştir. Sistemin amaç fonksiyonları doğrultusunda optimizasyonu yapılmış ve optimum sonuçların bütün bir taşıt modeli kullanılarak şerit değiştirme simülasyonu yardımıyla seyir dinamiği üzerindeki etkileri araştırılmıştır.Her hangi bir mekanizmanın tasarımında, istenilen kriterlerin karşılanması için sistem içerisinde belirlenen değişkenlerin bu kritere etkileri tespit edilir. Bu kriterlere amaç fonksiyonları veya performans kriterleri denilmektedir. Süspansiyon sistemi ele alındığında, biniş konforu, seyir emniyeti, kullanılabilirlik gibi amaçlara ulaşabilmek için sistemin geometrisi, yay katılığı ve sönüm katsayısı gibi karakteristik özellikler tasarım değişkenleri olarak kullanılabilir. Seyir performansı, süspansiyon sisteminin toe, kamber, kaster gibi kinematik karakteristiklerine bağlıdır. Bu kinematik karakteristikler, süspansiyon sistemi içerisinde bulunan elemanları birbirlerine bağlayan katı noktaların koordinatları tarafından belirlenir. Taşıt tekerleklerinde yüksek hızlarda ve dönemeçlerde bu kinematik karakteristiklere bağlı olarak yan kuvvetler meydana gelir. Bu yan kuvvetler seyir dinamiği açısından istenmeyen etkiler doğururlar. Toe ve kamber açılan seyahat esnasında taşıt karakterine uygun olarak izin verilen oranlarda değişmelidir. Bu çalışmada tekerleklerde meydana gelen toe ve kamber açılarının değişimlerinin minimizasyonu amaç fonksiyonu olarak seçilmiştir. Toe ve kamber açılan sistem içerisinde katı noktaların koordinatları tarafından belirlendiklerinden amaç fonksiyonlarına etki eden tasarım değişkenleri bu katı noktaların koordinatları olarak belirlenmiştir. Tasarım değişkenlerindeki değişimlere karşılık amaç fonksiyonundaki değişim miktarım tespit etmek için hassasiyet analizi kullanılmaktadır. Yaptığımız çalışmada hassasiyet analizleri sonucunda amaç fonksiyonlarına en çok etki eden tasarım değişkenleri saptanarak optimize edilmiştir.
Özet (Çeviri)
SUMMARY COMPUTER AIDED ANALYSIS AND OPTIMIZATION OF ROAD VEHICLE FRONT SUSPENSION Vehicle suspension systems supply the interaction between the vehicle and the road. Suspensions reduce shock and vibration transferred from the road to the body and also determine the handling and dynamic characteristics of vehicles. For these reasons suspension systems have a crucial role in vehicle design. The geometric structure of suspension systems defines chassis motions such as roll, pitch and yaw. Roll motions occur around the roll axis of the vehicle and have an important role in terms of vehicle stability and handling. Other body motions mostly affect ride comfort. In design of road vehicles, designers consider handling and comfort are requested to tune the entire set of parameters of chassis systems. Because of various functions of suspension systems, ride comfort and handling have contradictory requirements. For this reason, the best solution is to find compromise solution through optimization. This has to be done using very complicated and sophisticated models. In previous days designers used to achieve these hard targets by trial and error and experience. Today, depending on developments of computer technology, design, analysis and simulation of more sophisticated models has become an easier task. Use of computer aided analysis and simulation tools have been rapidly expanding in the design process throughout the automotive industry. In this study, suspension system analysis and simulations have been performed using ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) computer program. Besides having been used in various sectors, ADAMS can also be used for analysis suspension system behavior or ride and handling performance of full vehicle models. In this thesis, a Double Wishbone suspension system was modeled and then analyzed during a full range of vertical movement between the bump and rebound positions using simulations. In these simulations, variations of wheel angles and roll centers were investigated as functions of the vertical displacement of the wheel center. Suspension optimization was carried out to minimize an objective function and XIIinfluence of optimal solution on full vehicle handling and dynamics was also investigated during a single lane change maneuver. In designing mechanism, to meet desired performance criteria, the effect of these design variables on chosen performance criteria are defined. In regard to suspension systems, objective functions related to ride comfort, handling and safety, topology of the system, spring stiffness and shock absorber coefficient may be used as the design variables. Handling performance of vehicles are dependent on kinematic characteristics such as toe angle, camber angle etc. Coordinates of hard points that connect suspension components to each other define the kinematic characteristics of a suspension system. At high speed and in cornering maneuvers, there occur lateral forces dependant on the kinematic characteristics of suspension system, acting at road- wheel interface. Large values of these lateral forces are not desirable. Toe and camber angle variations during wheel vertical displacement have to be close to preferable values assigned based on vehicle characterizations. In this study, minimizations of toe and camber variations are defined as the objective function. Coordinates of the hard points of the suspension system were used as design variables that affect the chosen objective functions. To determine the effects of design variables on the objective function, sensitivity analysis was used. In our study, design variables of significance were determined first using sensitivity analysis and then optimized within chosen ranges.
Benzer Tezler
- Investigation of the effects of inter-leaf friction on leaf spring damping characteristics via multi-body simulation
Yaprak yaylarda katlar arası sürtünmenin süspansiyon sönüm karakteristikleri üzerine etkilerinin çokcisimli simülasyon yöntemi ile irdelenmesi
YUNUS EMRE ERGİNSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGEN AKALIN
- Numerical investigation of running dynamics of a freight wagon bogie with variable gauge wheels
Aks açıklığı değiştirilebilir bir yük vagonu bojisinin seyir dinamiğinin sayısal olarak incelenmesi
GÖKHAN KARAKAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiRaylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
- Cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin modal analizi
Modal analysis of glass fiber reinforced composite materials
GÖKHAN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YENER TAŞKIN
- Mekanik süspansiyonlu kamyonlarda otomatik dingil indirme sistemi altyapısının oluşturulması
Development of automatic axle drop system for trucks with mechanical suspension
OSMAN UĞUR ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Y32 bojisinin farklı vagon ağırlıklarına adaptasyonu
Adaptation of the Y32 bogie to the different weight of coaches
ERBİL BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ GÜÇLÜ