Analysis of the dynamics of passenger cars with McPherson strut suspension systems in the MSC.ADAMS software environment with taking into account the friction in shock absorbers

• Autorzy: Harlecki A. , Kubas K.

Warianty tytułu

PL

Analiza dynamiki samochodów osobowych z zawieszeniem typu McPherson w środowisku programu MSC.ADAMS przy uwzględnieniu zjawiska tarcia w amortyzatorach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a method to analyse the dynamics of passenger cars with McPherson strut suspension systems, which will make it possible to consider the friction that takes place between major components, i.e. piston rod and cylinder, of front shock absorbers. The analysis was carried out with making use of modern tools to support the engineering design process, i.e. the Autodesk Inventor program (used to work out geometric models of the car under consideration), and the MSC.ADAMS software (in the environment of which the dynamics of the structural model of the car under consideration was analysed). The analysis included investigation of the tendency exhibited by a car to have variations in the distribution of car body weight among road wheels at sudden lane-change manoeuvres, especially in the case of previous severe defect (oil outflow) of one of the car shock absorbers as a result of which the shock absorber would fail to function fully. In such a situation, dry friction may occur between mating parts of the defective shock absorbers, which would impede (or even prevent) relative translational motion of the parts. In the authors' opinion, the study presented may be interesting for designers of McPherson strut suspension systems for automotive vehicles.

PL

W artykule przedstawiono metodę analizy dynamiki samochodów osobowych z zawieszeniem typu McPherson, pozwalającą uwzględnić zjawisko tarcia występującego między współpracującymi elementami przednich amortyzatorów, tzn. tłoczyskiem i cylindrem. Analizę przeprowadzono przy użyciu nowoczesnych narzędzi wspomagających proces inżynierskiego projektowania, tzn. programu Autodesk Inventor (przy użyciu którego opracowano modele geometryczne elementów rozważanego samochodu) oraz programu MSC.ADAMS (w środowisku którego przeprowadzono analizę dynamiki modelu strukturalnego samochodu). W ramach analizy badano tendencję samochodu do zróżnicowania rozkładu jego ciężaru na koła w wyniku gwałtownie wykonywanych manewrów zmiany pasy ruchu - szczególnie w przypadku gdy jeden z jego amortyzatorów ulegnie wcześniej poważnej awarii (polegającej na wycieku z niego oleju) i w rezultacie nie będzie już spełniać należycie swojej funkcji. Między współpracującymi elementami .zdefektowanego. amortyzatora może wówczas wystąpić stan tarcia suchego, utrudniającego (blokującego) ich względny ruch przesuwny. Zdaniem autorów, prezentowana praca może zainteresować projektantów zawieszeń samochodowych typu McPherson.

Słowa kluczowe

EN

dynamics; friction in shock absorbers; McPherson strut car suspension; MSC.Adams software; passenger car

PL

dynamika; program MSC.ADAMS; samochód osobowy; tarcie w amortyzatorach; zawieszenie typu McPherson

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 1
• Strony: 39--60
• Opis fizyczny: 137--158,Bibliogr. 23 poz.,

Twórcy

autor

Harlecki A.

autor

Kubas K.

• Akademia Techniczno.Humanistyczna w Bielsku-Białej, Zakład Mechaniki, Wydział Budowy Maszyn i Informatyki, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała,

Bibliografia

• [1] AKIMA H.: A new method of interpolation and smooth curve fitting based on local procedures. Journal of the Association for Computing Machinery, Vol. 17, No. 4, 1970.
• [2] ARMSTRONG-HÉLOUVRY B., DUPONT P., CANUDAS DE WIT C.: A survey of models, analysis tools and compensation methods for the control of machines with friction. Automatica, Vol. 30, No. 7, 1994.
• [3] BRISTOW J. R.: Kinetic boundary friction. Proc. R. Soc. London, A 27, Vol. 189, 1947.
• [4] DAHL P. R.: A solid friction model. Report No. TOR-0158(3107-18)-1, Aerospace Corporation Report, 1968.
• [5] FRĄCZEK J.: Modelowanie mechanizmów przestrzennych metodą układów wieloczłonowych (Modelling of three-dimensional mechanisms with the use of the multi-member method). Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Mechanika, No. 196, 2002.
• [6] GARDULSKI J., WARCZEK J.: Investigation on forces in frictional kinematic pairs to assess their influence on shock absorber characteristics. Transport Problems, Vol. 3, No. 1, 2008.
• [7] GOTTWALD F., WESP A.: Das Schwinglager als Reibungsarme Feinlagerung. Zeitschrift für Angewandte Physik, B. 3, No. 9, 1951.
• [8] HAESSIG D.A., FRIEDLAND B.: On the modelling and simulation of friction. Trans. of the ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 113, September 1991.
• [9] KARNOPP D.: Computer simulation of stick-slip friction in mechanical dynamic systems. Trans. of ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 107, No. 1, 1985.
• [10] KŐLSCH D.: Die Behandlung Coulombscher Reibung in der Kraftfahrzeugsimulation. Fortschr.-Ber. VDI, No. 230, Düsseldorf, 1994.
• [11] LOZIA Z.: Analiza ruchu samochodu dwuosiowego na tle modelowania jego dynamiki (Analysis of motion of a two-axle automotive vehicle against the background of modelling of its dynamics). Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport, No. 41, 1998.
• [12] OSTERMAYER G. P.: Lenkradwobbeln – Simulation unwuchterregter Lenkraddrehschwingungen am Passat B3. Statusbericht FFT9108N/4, Volkswagen AG, 1991.
• [13] PACEJKA H. B., BAKKER E.: The magic formula tyre model. Vehicle System Dynamics, No. 21, 1991.
• [14] PACEJKA H. B.: Tyre and vehicle dynamics. Butterworth-Heinemann, Oxford, 2002.
• [15] PAJĄK T.: Zastosowanie pakietu MSC.ADAMS do analizy zjawiska „zakleszczania się” amortyzatora w trakcie ruchu pojazdu samochodowego (The use of the MSC.ADAMS package for the analysis of the shock absorber “self-jamming” during movement of an automotive vehicle). Engineer’s graduation thesis, Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, University of Bielsko-Biała, 2010.
• [16] PŁOSA J., KUBAS K.: Badania tribologiczne amortyzatorów typu Macpherson (Tribological testing of McPherson shock absorbers). Internal materials of the Department of Mechanics, Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, University of Bielsko-Biała, 2010.
• [17] RANKIN I. S.: The elastic range of friction. Phil. Mag., Vol. 8, No. 2, 1926.
• [18] REIMPELL J., BETZLER J. W.: Podwozia samochodów. Podstawy konstrukcji (Automotive vehicle chassis. Fundamentals of Designing). Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2001.
• [19] SOLSKI P., ZIEMBA S.: Zagadnienia tarcia suchego (Dry friction problems). PWN, Warszawa, 1965.
• [20] STEVENS J. S.: Some experiments in molecular contact. Physica, Vol. 8, No. 1, 1899.
• [21] STRIBECK R.: Die wesentlichen Eigenschaften der Gleit- und Rollenlager. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, Vol. 46, No. 38 and 39, 1902.
• [22] VERHOVSKIJ A. V.: Âvlenie predvaritel’nyh smeŝenij pri troganii ne smazannyh poverhnostej s mesta. Žurnal Prikladnoj Fiziki, T. 3, Vypusk 3/4, 1926 (Transliteration according to ISO 9:1995).
• [23] MSC.ADAMS 2007 Documentation.