Multibody dynamics simulation and handling characteristics optimization of a microcar
Bir mikro-otomobilin seyir özelliklerinin optimizasyonu ve çoklu cisim simülasyonu
- Tez No: 485350
- Danışmanlar: DR. ORHAN ATABAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otomotiv Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Otomobile, tarihi boyunca ulaşım ihtiyaçlarını karşılama görevi dışında farklı anlamlar da yüklenmiştir. Prestij, statü, ayrıcalık gibi sembollerle kişiler kendilerini otomobiller üzerinden anlamlandırmaktadır. Fakat günümüzde otomobillere yüklenen bu değerin, özellikle genç nesillerde değiştiği görülmektedir. Yoğunluğun günden güne arttığı şehir yaşamında ulaşımın mümkün olan en hızlı şekilde sağlanması ihtiyacı ön plana çıkmıştır. Bu noktada konvansiyonel otomobil boyutlarının hızdan ziyade hantallık getirdiği, ayrıca trafik ve park yeri sorunlarını doğurduğu inkar edilemez bir gerçektir. Mikro-otomobiller metropol hayatında mobilite konusunda ortaya çıkan tüm ihtiyaçları karşılayacak ve tasarımında kişiselleştirilebilme imkanıyla farklılık yaratacak bir potansiyele sahiptir. Mobilite tanımının yoğun bir dönüşümüne tanıklık ettiğimiz günümüzde yapılan mikro-otomobil araştırmalarında tasarım, güvenlik, çevrecilik gibi konular ele alınmıştır. Bu çalışmada bir mikro-otomobilin çoklu cisim modeli oluşturularak, seyir özelliklerini iyileştirecek optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Taşıt dinamiğinde göz önüne alınan doğrusal dinamik, yanal dinamik ve düşey dinamik özellikleri farklı çalışma disiplinleri altında incelenmektedir. Bu çalışmada yalnızca yanal dinamik özelliklerini ortaya çıkaran benzetimler değerlendirilmiştir. Çoklu cisim modelleri yüksek serbestlik dereceli sistemlerin dinamik ve kinematik çözümünde sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Adams/Car programında bir mikro-otomobile ait tasarım özellikleri dikkate alınarak çoklu cisim modeli oluşturulmuştur. MacPherson ön askı düzenine sahip süspansiyon sistemi üzerinde düşey hareketler sırasında meydana gelen toe açısı ve kamber açısı değişimi Adams/Insight programıyla optimize edilmiştir. 2 seviyeli tam faktöriyel deney tasarımı yapılarak bu parametrelerin hedef değerler üzerindeki etkisi hesaplanmıştır. Optimizasyonu yapılmış parametrelerin, askı sisteminin meydana getirdiği diğer kinematik değerler üzerinde yapmış olduğu değişiklikler hedeflenen değerler içinde kalmıştır. Arka aksta kullanılan yarı bağımsız süspansiyon sisteminde burulma kirişi bulunmaktadır. Geometri ve malzeme özellikleri göz önüne alınarak, serbest titreşim mod şekilleri ve doğal frekansları Adams/Flex programıyla hesaplanarak modele dahil edilmiştir. Bu sayede yarı bağımsız süspansiyon sistemine ait burulma çubuğunun işlevini gerçekleştirmesi için güvenilir bir yaklaşım oluşturulmuştur. Araç mimarisi tasarlanırken; elektrik hub-motoru ağırlığı ön tekerlek içinde temsil edilecek şekilde modellenmiştir. Çalışmada çekiş gücü önden yola aktarılmıştır. Mikro-otomobile ait 4 farklı taşıt benzetim modeli arasında seyir dinamiği manevralarının karşılaştırması yapılmıştır. Bu modeller baz tasarımı ve ön süspansiyon optimizasyonu yapılmış taşıt tasarımını 2 farklı lastik versiyonuyla temsil etmektedir. Lastik modelleri Versiyon-1 için 175/70 R13 ve Versiyon-2 için 195/65 R15 ebatlarına sahiptir. Fiziksel ve matematik modelleri içeren Pac2002 yarı ampirik lastik modeli kullanılmıştır. Mikro-otomobillerin kişiselleştirilmesine olanak sağlayacak en büyük etkenlerden olma potansiyeline sahip active wheel kullanımı düşünülerek Versiyon-2 lastik modeli çalışmaya dahil edilmiştir. Taşıtların dinamik özelliklerini değerlendirmek amacıyla standartlar doğrultusunda manevra testleri uygulanmıştır. Bu bakımdan taşıt modellerinin tümü güvenlik açısından sorun teşkil etmemektedir. Bu çalışmanın neticesinde çoklu cisim simülasyonlarıyla mikro-otomobil tasarımının optimize edilmesinin seyir özelliklerini iyileştirdiği görülmüştür. Yapılacak olan active wheel çalışmalarında kullanılmak üzere bir model altyapısı oluşturulmuştur.
Özet (Çeviri)
The automobiles are assigned a meaning of prestige, statue and privilege except transportation function, through its own history. However, today, opinions about automobile ownership are changing especially among young generation. Big cities are getting crowded day by day and speed of mobility is becoming a primary requirement for inhabitants. In that point conventional vehicles are unwieldy because of their sizes since traffic and parking issues are stemmed from them. The microcars have great potential to meet desires. They are pledging expeditious mobility in metropolis with customizability design. Microcars are researched in the matter of design, safety and environmental issues in previous studies. A microcar's multibody dynamic simulation and handling characteristics optimization have concluded in this study. Vehicle Dynamics is interested in longitudinal dynamics, lateral dynamics and vertical dynamics with different attributes. Lateral dynamics' attributes of a microcar has been investigated in this study. Multibody Dynamics is a methodology for solving high degree of freedom systems in terms of kinematics and dynamics. A multibody dynamics of a microcar has been modeled in Adams/Car software according to previous study of author. Front suspension system modeled as MacPherson. Toe angle and camber angle change during rebound and bounce motion have been optimized in Adams/Insight software. These parameters were objected as design hardpoints then experiment has designed to solve two-level screening full factorial method. Effects of other kinematic properties have been in limit of target values. Rear suspension system has been modeled as twist beam. The mod shapes and natural frequencies of torsion beam have been analyzed in Adams/Flex software. Thus, the semi-independent suspension system has been modeled in reliable attitude. The in-wheel hub motor has been represented as weight in front wheels at design of vehicle architecture. The full vehicle assembly has front wheel driven traction. Four models have been compared according to handling attribute. These are base design and optimized design with two tire options. The tires are modeled as 175/70 R13 for Version-1 and 195/65 R15 for Version-2. The Pac2002 semi-empirical tire model is used because it includes both physical components and empirical formulas. The Version-2 tire has been included in the model in order to integrate active wheel to the microcar in future researches. The assessing maneuver simulations are applied to the models to assess the vehicle dynamics attributes. The microcar models have safety considerations according to maneuver simulations. As a result of this study, handling characteristics are developed by multibody dynamic simulation and optimization of a microcar. A microcar multibody dynamics model platform has been generated for future researches.
Benzer Tezler
- Süreksiz deneysel verilerden taşıt lastik model parametrelerinin elde edilmesi
Estimation of vehicle tyre model parameters from transient experimental data
NAZLI FİRUZE ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGEN AKALIN
- Deney tasarımı yaklaşımıyla, 8x8 zırhlı askeri taşıtın seyir dinamiği özelliklerinin optimizasyonu
Optimization of handling dynamics characteristics of an 8x8 armoured military vehicle by using design of experiments approach
AHMET ENGİN AVCIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Savunma ve Savunma TeknolojileriDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET MURAT TOPAÇ
- Burulma kirişli bir arka aks tasarımı ve taşıt dinamik davranışı üzerine etkileri
A torsion beam rear suspension design and its effects on vehicle dynmamics behaviour
ERCAN DOĞRU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDEM UZUNSOY
- Identification of low order vehicle handling models from multibody vehicle dynamics models
Yol araçları basitleştirilmiş doğrultü kontrolü modellerinin çoklu gövde dinamiği araç modellerinden tanılanması
FERHAT SAĞLAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAVUZ SAMİM ÜNLÜSOY
- Comparative analysis of torque vectoring control strategies in electric vehicles
Elektrikli araçlarda tork aktarımı kontrol stratejilerinin karşılaştırmalı analizi
EMRE SEZGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERHAN YUMUK