Kinematika a elastokinematika nezávislého víceprvkového zavěšení nápravy se zohledněním poddajnosti nosných prvků

Ing. Tomáš Vrána

Doctoral thesis

Kinematics and elastokinematics of independent multi-link suspension of axle using flexible supporting elements

Abstract:

Tato práce se zabývá elastokinematickými vlastnostmi víceprvkového systému zavěšení zadní nápravy, se zaměřením na využití počítačových simulací. Ke stavbě výpočtového modelu zavěšení a k simulacím elastokinematiky je využito specializovaných modulů systému Hyperworks. Námět práce je motivován vytvořením nových modelů se snahou o jejich zlepšení. Úvodní část práce pojednává o současném stavu techniky v problematice elastokinematických vlastností zavěšení, popsány jsou doposud publikované práce. Je zde zařazena i kapitola definující základní pojmy, charakteristiky a konstrukční prvky v tématice zavěšení a náprav osobních vozidel, která pomůže plně neorientujícímu se čtenáři v tomto oboru. První část práce je zaměřená na sběr kvalitních vstupních dat pro vytvoření výpočtového MBS modelu z reálného vzorku zavěšení. Je zde představeno stanovení kinematických bodů zavěšení, experimentální měření momentů setrvačnosti nosných prvků zavěšení a popsáno měření deformačních charakteristik gumokovových lůžek. Nechybí zde i měření charakteristik silových elementů zavěšení jako je například pružina nebo tlumič. Dále je zde navržena metoda měření elastokinematických charakteristik zavěšení na zkušebním stavu pro validaci modelu. Druhá část práce se věnuje stavbě nových simulačních MBS modelů víceprvkového zavěšení zadní nápravy v systému Hyperworks. Model zavěšení je postupnými kroky zdokonalován, od čistě kinematického modelu, přes model s poddajným popisem lůžek, až po komplexní model, v kterém jsou zohledněny poddajné vlastnosti všech nosných prvků zavěšení. Jsou popsány vlastnosti modelů a úskalí, která při jejich vývoji vznikala. Ve výsledcích je rozebrán vliv zohlednění poddajností daných prvků a jejich konstrukčních variant na elastokinematické vlastnosti systému zavěšení.

Abstract:

This thesis deals with elasto-kinematic properties of multi-link rear suspension system, based on simulations. The creation of computational model and simulation of elastokinematics are based on specialized modules of the HyperWorks software. The thesis idea is to create new models and improve their properties. The chapter introduction presents and discusses the current knowledge state in the issue of elasto-kinematic characteristics of the vehicle suspension. Previously published works are presented in this section. The following section defines basic terms, features and design elements concerning the topic vehicle suspension and vehicle axle, which can help readers to orientate in this field. The first part of the thesis is focused on the collection of high-quality input data to create the MBS computational model based on the real suspension components. The determination of kinematic suspension points, experimental measurements of inertia moments of supporting elements of the suspension and measurements of deformation characteristics of rubber-metal bushings are presented in the thesis. There are also measuring characteristics of force elements such as springs or shock absorbers. Then the proposed method of measuring elasto-kinematic characteristics of the suspension using testing machine for model validation is also introduced. The second and main part is devoted to creating a new MBS simulation models of multi-link rear suspension using HyperWorks system. The suspension model is improved by successive steps, from kinematic model, through model with flexibility of the bushings, to the complex model in which the flexible properties of all supporting elements are reflected. The properties of the used models are described together with arising calculation problems. The results discuss the impact of elements flexibility and individual structural alternatives on elasto-kinematic characteristics of the suspension system.

Keywords

víceprvkové zavěšení, kinematika, elastokinematika, MBS model, poddajné modely nosných prvků, Hyperworks, experiment, nelineární charakteristiky lůžek, úhel sbíhavosti, úhel odklonu

Keywords

multi-link suspension, kinematics, elastokinematics, MBS model, flexible models of supporting elements, Hyperworks, experiment, non-linenar characteristics of bushing, Toe, Camber

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 8. 2016

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jan Kovanda, CSc.
• Reader: David Herák, prof. Ing., Ph.D., Ladislav Rus, Ing., externi, Martin Hönig, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Engineering

Doctoral programme / field:
Special Technology / Quality and Reliability of Machines and Devices