자동차 서스펜션 설계 프로세스

Automotive suspension design process

자동차 서스펜션 설계는 자동차 및 트럭용 서스펜션 설계와 관련된 자동차 엔지니어링의 한 측면입니다.다른 차량의 서스펜션 설계는 유사하지만, 프로세스가 잘 확립되지 않았을 수 있습니다.

그 과정에는

  • 적절한 차량 레벨 목표 선택
  • 시스템 아키텍처 선택
  • '하드 포인트' 위치 또는 각 볼 조인트 또는 부싱의 이론적 중심 선택
  • 부싱 속도 선택
  • 서스펜션의 하중 분석
  • 스프링 레이트 설계
  • 쇼크 업소버 특성 설계
  • 견고하고 견고하며 가볍고 저렴하도록 각 부품의 구조 설계
  • 결과 설계의 차량 역학 분석

1990년대 이후 멀티바디 시뮬레이션과 유한 요소 소프트웨어의 사용은 이 일련의 작업을 보다 쉽게 만들었습니다.

차량 레벨 목표

일부 목록에는 다음이 포함됩니다.

  • 최대 정상 상태 횡방향 가속도(언더스티어 모드)
  • 롤 강성(가로 방향 가속도 g당 도수)
  • 승차 주파수
  • 전방에서 후방으로 횡방향 하중 전달 비율 분포
  • 전방에서 후방으로 롤링 모멘트 분배
  • 다양한 하중 상태에서 지상고
  • 언더스티어 경사
  • 회전원
  • 아커만
  • 잰스 여행
  • 리바운드 여행

전체 차량 대상을 식별한 후에는 두 서스펜션의 대상을 설정하는 데 사용할 수 있습니다.예를 들어, Bundorf 분석을 사용하여 전체 언더스티어 대상을 각 엔드의 기여로 나눌 수 있습니다.

시스템 아키텍처

일반적으로 차량 설계자는 일련의 제약 조건 내에서 작업합니다.차량의 각 단부에 대해 선택된 서스펜션 아키텍처는 이러한 제약을 준수해야 합니다.차량의 양쪽 끝에는 스프링 유형, 스프링 위치 및 충격 흡수 장치의 위치가 포함됩니다.

프론트 서스펜션의 경우 다음 사항을 고려해야 합니다.

실제 리어 서스펜션의 경우 더 많은 유형의 서스펜션이 있을 수 있습니다.

하드 포인트

하드 포인트는 서스펜션의 정적 설정과 운동학을 제어합니다.

정적 설정은 다음과 같습니다.

운동학은 서스펜션이 이동함에 따라(일반적으로 롤 또는 조향 시) 특성이 얼마나 중요한지 설명합니다.다음과 같은 것이 있습니다.

  • 범프 스티어
  • 롤스티어
  • 견인력 조향
  • 브레이크 포스 스티어
  • 롤 내 캠버 게인
  • 롤 내 캐스터 게인
  • 롤 중앙 높이 게인
  • 스티어링 각도에 따른 Ackerman 변경
  • 롤에서의 트랙 게인

이러한 파라미터에 대한 분석은 그래픽, CAD 또는 운동학 소프트웨어를 사용하여 수행할 수 있습니다.

컴플라이언스 분석

부싱, 차체 및 기타 부품의 적합성에 따라 서스펜션의 동작이 변경됩니다.일반적으로 부싱을 사용하여 서스펜션의 운동학적 특성을 개선하기는 어렵지만, 작동 가능한 한 예로 트위스트 빔 리어 서스펜션에 사용되는 토우 컨트롤 부시가 있습니다.보다 일반적으로 현대적인 차량 서스펜션에는 NVH(Noise, Vibration, and Harshness) 부시가 포함됩니다.이는 도로 소음과 충격 소음을 일으키는 진동과 힘의 주요 경로로 설계되었으며, 운동학에 큰 영향을 미치지 않고 조정할 수 있어야 한다.

경주용 자동차에서 부싱은 황동이나 델린과 같이 핸들링이 좋은 단단한 소재로 만들어지는 경향이 있습니다.승용차의 부싱은 편안함을 더하기 위해 부드러운 소재로 제작되는 경향이 있습니다.일반적으로 물리적 측면에서 고체 부품의 질량 및 기계적 이력(감쇠 효과)은 탄성뿐만 아니라 동적 분석에서 설명되어야 한다.

부하

기본 형상이 확립되면 각 서스펜션 부분의 하중을 추정할 수 있습니다.이 작업은 접점 패치의 최대 하중 케이스를 결정한 다음 각 부품의 자유 차체 다이어그램을 그려 힘을 산출하는 것만큼 간단하거나 거친 도로에서 서스펜션의 동작을 시뮬레이션하고 발생하는 하중을 계산하는 것만큼 복잡할 수 있습니다.유사한 서스펜션에서 측정된 하중이 대신 사용되는 경우가 많습니다. 이것이 가장 신뢰할 수 있는 방법입니다.

상세한 암 설계

그런 다음 하중과 형상을 사용하여 암과 스핀들을 설계합니다.불가피하게 이 과정에서 서스펜션의 기본 형상과 타협하도록 강요하는 몇 가지 문제가 발견됩니다.

레퍼런스

메모들

원천

  • 자동차 섀시 엔지니어링 원리 - J. Rimpell H. Stoll J. W. Betzler - ISBN978-0-7680-0657-5
  • 경주용 차량 다이내믹스 - 윌리엄 F. 밀리켄과 더글러스 L. 밀리켄.
  • 차량 동력학의 기초 - 토마스 길레스피
  • 섀시 설계 - 원칙과 분석 - 윌리엄 F. 밀리켄과 더글러스 L. 밀리켄.

시뮬레이션 및 직접 방정식: Abramov, S., Mannan, S. 및 Durieux, O.(2009)SIMULINK'를 이용한 반능동 서스펜션 시스템 시뮬레이션.국제 엔지니어링 시스템 모델링 및 시뮬레이션 저널, 1(2/3) , 101 - 114 http://collections.crest.ac.uk/232/1/fulltext.pdf