Modeling and simulation of an advanced torsional spring for tracked vehicle suspension

• Autorzy: Nabagło T. , Jurkiewicz A. , Zając T.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i symulacja zaawansowane sprężyny skrętnej dla zawieszenia pojazdu gąsienicowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper the authors present an advanced model of the hyperbolic shape torsion spring, which is based on the finite element method. In this model, the contact forces between the arms of the spring were taken into consideration. It allows the simulation of its operation even in the case of a large torsion angle. Based on the FEM model of the spring, the spring stiffness characteristic was constructed. Based on this characteristic, an existing model of the 2S1 tracked platform has been redesigned. In this model, a much higher weight of the vehicle body is possible than in the original model case. Based on the flexible spring model, such parameters as the static deflection of the vehicle suspension as well as the range of suspension arm mobility were determined and analyzed. They were studied in comparison to the original suspension based on the torsion bars. In addition, phases of the spring deflection were presented to define internal stress, which are important for the stress analysis of the spring.

PL

W artykule autorzy przedstawiają zaawansowany model hiperbolicznej sprężyny skrętnej w oparciu o metodę elementów skończonych. W modelu tym uwzględniono siły kontaktu pomiędzy ramionami sprężyny, co pozwala na symulację jej działania nawet w przypadku dużego kąta jej skręcenia. Na podstawie tego modelu MES została skonstruowana charakterystyka sztywności sprężyny. Na podstawie tej charakterystyki został przebudowany już istniejący model platformy gąsienicowej 2S1. W modelu tym dopuszczalna jest znacznie większa masa nadwozia niż w modelu pierwotnym. Na podstawie elastycznego modelu sprężyny zostały również określone takie parametry jak ugięcie statyczne zawieszenia jak również przeanalizowany został jego zakres ruchliwości w porównaniu do pierwotnego zawieszenia opartego na wałkach skrętnych. Dodatkowo przedstawione zostały fazy ugięcia sprężyny pod kątem naprężeń wewnętrznych, mających istotne znaczenie dla analizy wytrzymałościowej sprężyny.

Słowa kluczowe

EN

torsional spring; FEM model; finite element method; ADAMS; flexible body

PL

sprężyna skrętna; model MES; metoda elementów skończonych; ADAMS; bryła elastyczna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 4
• Strony: 5023--5030, CD 2
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Nabagło T.

• Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Section Mechatronics; 31-864 Krakow, al. Jana Pawła II 37.Tel: [phone]

autor

Jurkiewicz A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics; 30-059 Krakow, Al. A. Mickiewicza 30. Tel: [phone]

autor

Zając T.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics; 30-059 Krakow, Al. A. Mickiewicza 30. Tel: [phone]

Bibliografia

• 1. ADAMS ver. 2012, Help Documentation assoc. with ADAMS/View and Solver. MSC.Software 2012.
• 2. Campanelli M., Shabana, A. A., Choi J. H., Chain vibration and dynamic stress in three-dimensional multibody tracked vehicles. Multibody System Dynamics, 1998, Vol. 2, No. 3, pp. 277-316.
• 3. Grzyb A., Kowalski M. S., Application of selected methods for optimization task of multi-link car suspensions. Proceedings of the 8 st Mini Conference on Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies VSIDA 2002 : Budapest, pp. 11-13 November, 2002.
• 4. Jurkiewicz A., Nabagło T., Kowal J., Apostoł M., A new suspension system of an autonomous caterpillar platform. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2014, Vol. 52, No. 4, pp. 857-867.
• 5. Lankarani H. M., Nikravesh P. E., Continuous contact force models for impact analysis in multibody systems. Nonlinear Dynamics, 1994, Vol. 5, No. 2, pp. 193-207.
• 6. Lee. K., A numerical method for dynamic analysis of tracked vehicles of high mobility. KSME international Journal, 2000, Vol. 14, No. 10, pp. 1028-1040.
• 7. Łukaszewicz A., Modelling of solid part using multibody techniques in parametric CAD systems. Solid State Phenomena, 2009, 147, pp. 924-929.
• 8. Nabaglo T., Kowal J., Jurkiewicz A, Construction of a Parametrized Tracked Vehicle Model and its Simulation in MSC. ADAMS Program. Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 2013, Vol. 32, No. 1, pp. 167-174.
• 9. Nabagło T., Kowal J., Jurkiewicz A., High Fidelity Model Construction and Its Verification Based on 2S1 Tracked Vehicle. In: Innovative Control Systems for Tracked Vehicle Platforms. Springer International Publishing, 2014. p. 205-215.
• 10. Prawoto Y., Ikeda M., Manville S. K., Nishikawa A., Design and failure modes of automotive suspension springs. Engineering failure analysis, 2008, Vol. 15, No. 8, pp. 1155-1174.
• 11. Ryu H. S., Bae D. S., Choi J. H., Shabana, A. A., A compliant track link model for high‐speed, high‐mobility tracked vehicles. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2000, Vol. 48, No. 10, pp. 1481-1502.
• 12. Shimoseki M. et al., FEM for Springs, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2003, ISBN 978-3-642-05505-8.
• 13. Struski J., Kowalski M.vS., The method of determining of constructional configuration of steered wheel suspension mechanism. Automotive Safety Problems. Vol 1, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, 2012. - S. pp. 98-112.
• 14. Taktak M., Dammak F., Abid S., Haddar M., A finite element for dynamic analysis of a cylindrical isotropic helical spring. Journal of Mechanics of Materials and Structures, 2008, Vol. 3, No. 4, pp. 641-658.
• 15. Wong J. Y., Dynamics of tracked vehicles. Vehicle system dynamics, 1997, Vol. 28, No. 2-3, pp. 197-219.