The use of a linear quarter-car model to optimize the damping in a passive automotive suspension system – a follow-on from many authors’ works of the recent 40 years

• Autorzy: Lozia Z.

Identyfikatory

DOI

http://dx.doi.org/10.14669/AM.VOL71.ART3

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie liniowego modelu „ćwiartki samochodu” do optymalizacji tłumienia w pasywnym zawieszeniu samochodu – wykorzystanie prac wielu autorów z okresu ostatnich 40 lat

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

In this study, over 40-year achievements of many foreign and Polish authors in the field of methods of optimizing the characteristics of automotive suspension systems have been used. A method of conducting the optimizing calculations, further developed by the author, has been presented and exemplified by calculations of viscous damping in the passive suspension system of a vehicle moving on an uneven road surface with a random profile. To determine the discomfort and safety hazard measures, a linear quarter-car model of the suspension system and the spectral transmittance analysis method were employed. The results have been shown in the form of a dimensionless objective function, which was taken as a criterion of optimization in respect of ride comfort and safety. The limitation of deflections of the suspension system has been taken into account, too. The graphic form of this function, whose argument is the dimensionless suspension damping coefficient, resembles the pictorial qualitative relationships, shown in many publications by other authors and facilitating the interpretation of final results of the optimization.

PL

W pracy wykorzystano ponad 40-letnie osiągnięcia wielu autorów zagranicznych i polskich w zakresie metod optymalizacji parametrów zawieszenia samochodu. Zaprezentowano, rozwiniętą przez autora, metodykę obliczeń optymalizacyjnych na przykładzie tłumienia wiskotycznego pasywnego zawieszenia pojazdu poruszającego się po nierównej, losowej nawierzchni drogi. Wykorzystano liniowy model zawieszenia ćwiartki samochodu oraz analizę transmitancji widmowych w wyznaczaniu wskaźników dyskomfortu i niebezpieczeństwa. Wyniki zaprezentowano w postaci bezwymiarowej funkcji celu, która stanowiła kryterium optymalizacji ze względu na komfort jazdy i bezpieczeństwo. Uwzględniono także ograniczenie ugięć zawieszenia. Graficzna postać tej funkcji, gdzie zmienną niezależną jest bezwymiarowy współczynnik tłumienia zawieszenia, przypomina poglądowe, jakościowe zależności przytaczane w wielu pracach innych autorów, co ułatwia interpretację wyników końcowych optymalizacji.

Słowa kluczowe

EN

optimization; automotive suspension system; quarter car model; damping in the suspension system

PL

optymalizacja; zawieszenie samochodu; model ćwiartki samochodu; tłumienie w zawieszeniu

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 71, nr 1
• Strony: 39--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Lozia Z.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa, Polska

Bibliografia

• [1] Arczyński S. Mechanika ruchu samochodu. Warszawa: WNT; 1993.
• [2] Captain K M, Boghani A B, Wormley D N. Analytical tire models for dynamic vehicle simulation. Vehicle System Dynamics. 1979; 8(1): 1-32.
• [3] Crolla D A. Vehicle dynamics – theory into practice. Journal of Automobile Engineering. 1996; 210(2): 83-94.
• [4] Firth G R. The performance of vehicle suspensions fitted with controllable dampers [dissertation]. The University of Leeds, Department of Mechanical Engineering; 1991.
• [5] Gobbi M, Levi F, Mastinu G. Multi-objective stochastic optimization of the suspension system of road vehicles. Journal of Sound and Vibration. 2006; 298: 1055-1072.
• [6] Gobbi M, Mastinu G. Analytical description and optimization of the dynamic behaviour of passively suspended vehicles. Journal of Sound and Vibration. 2001; 245(3): 457-481.
• [7] ISO 2631–1:1985 and 1997: Mechanical vibration and shock – Evaluation of human exposure to whole-body vibration – Part 1: General Requirements. International Organization for Standardization.
• [8] ISO 8608:1995: Mechanical vibration – Road surface profiles – Reporting of measured data. International Organization for Standardization.
• [9] Kamiński E, Pokorski J. Teoria samochodu. Dynamika zawieszeń i układów napędowych pojazdów samochodowych. Warszawa: WKŁ; 1983.
• [10] Kasprzyk T, Prochowski L, Szurkowski Z. Optymalizacja własności sprężystych i dobór konstrukcji ogumienia samochodu osobowego dla różnych warunków eksploatacji. Technika Motoryzacyjna. 1974; Part I: 10: 10-12; Part II: 11: 14-19.
• [11] Kasprzyk T, Prochowski L. Teoria samochodu. Obciążenia dynamiczne zawieszeń. Warszawa: WKŁ; 1990.
• [12] Konieczny J. Laboratory tests of active suspension system. Journal of KONES Powertrain and Transport. 2011; 18(1): 263-272.
• [13] Kwarciński T. Sprawiedliwość czy efektywność? Analiza wykorzystująca ekonometryczny model wzrostu gospodarczego z historycznie optymalnym zróżnicowaniem. Acta Universitatis Lodziensis. Folia Oeconomica. 2007 [cited 23 Oct 2015]; 213: 109-124. Available from: http://kwarcinski.ovh.org/do_pobrania/artykuly/sprawiedliwosc_efektywnosc.pdf
• [14] Lozia Z. Wybrane zagadnienia symulacji cyfrowej procesu hamowania samochodu dwuosiowego na nierównej nawierzchni drogi [dissertation]. Warsaw University of Technology, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering: 1985.
• [15] Lozia Z. Analiza ruchu samochodu dwuosiowego na tle modelowania jego dynamiki. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport. 1998; 41: 3-175.
• [16] Meirovitch L. Elements of vibration analysis. United States: McGraw-Hill Kogakusha. 1975. 495 p.
• [17] Mitschke M. Teoria samochodu. Dynamika samochodu. Warszawa: WKŁ; 1977.
• [18] Mitschke M. Dynamika samochodu: drgania. Warszawa: WKŁ; 1989.
• [19] Muluka V. Optimal suspension damping and axle vibration absorber for reduction of dynamic tire loads [dissertation]. Concordia University, Department of Mechanical Engineering, Montreal, Quebec, Canada: 1998.
• [20] Newland D E. An introduction to random vibrations and spectral analysis. United States: Longman; 1984. 478 p.
• [21] Osiecki J. Podstawy analizy drgań mechanicznych. Kielce: Kielce University of Technology; 1979.
• [22] Osiecki J. Dynamika maszyn. Warszawa: Military University of Technology; 1994.
• [23] Osiecki J, Gromadowski T, Stępiński B. Badania pojazdów samochodowych i ich zespołów na symulacyjnych stanowiskach badawczych. Radom: Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji–PIB; 2006. 226 p.
• [24] Patil S A, Joshi S G. Experimental analysis of 2 DOF quarter-car passive and hydraulic active suspension systems for ride comfort. Systems Science & Control Engineering: An Open Access Journal. 2014; 2(1): 621-631.
• [25] Rotenberg R W. Zawieszenie samochodu. Warszawa: WKŁ; 1974.
• [26] Ryba D. Improvements of dynamic characteristics of automobile suspension systems. Part I. Two-mass systems. Vehicle System Dynamics. 1974; 3(1): 17-46.
• [27] Sekulić D, Devidović V. The effect of stiffness and damping of the suspension system elements on the optimization of the vibrational behavior of a bus. International Journal for Traffic and Transport Engineering. 2011; 1(4): 231-244.
• [28] Sharp R S. Crolla D A. Road vehicle suspension system design – a review. Vehicle System Dynamics. 1987; 16: 167-192.
• [29] Sharp R S, Hassan S A. An evaluation of passive automotive suspension systems with variable stiffness and damping parameters. Vehicle System Dynamice. 1986; 15: 335-350.
• [30] Ślaski G. Studium projektowania zawieszeń samochodowych o zmiennym tłumieniu [dissertation]. Poznan University of Technology; 2012.
• [31] Verros G, Natsiavas S, Papadimitriou C. Design optimization of quarter-car models with passive and semiactive suspensions under random excitation. Journal of Vibration and Control. 2005; 11: 581-606.
• [32] Wong, J Y. Theory of ground vehicles. Canada: John Wiley & Sons; 2001.
• [33] Encyklopedia PWN [cited 22 Oct 2015]. Available from: http://encyklopedia.pwn.pl/haslo/optimum-w-sensie-Pareto;3951452.html.