Optimizarea constructivă a sistemelor de suspensie și direcție pentru un autoturism Daewoo Cielo și optimizarea topologică a brațelor suspensiei

1 . INTRODUCERE

Piața de consum s-a adaptat cererii consumatorilor consumatorilor, indiferent dacă este

pentru serviciile prestate sau pentru performanțele produsului. Așteptările consumatorilor au

determinat cresterea de resurse semnificativ mai mari și au forțat producătorii de produse să

inoveze arta lor de inginerie. Domeniu de inovare, care a primit o atenție foarte mare în

ingineria modernă, este cea de modelare și simulare.

Odată cu apariția instrumentelor de calcul performante, procesele de inginerie

moderne se bazează tot mai mult pe simulări. Schimbări de design și de fabricație pot fi

evaluate la niveluri de înaltă precizie, fără a suporta costurile ridicate asociate cu testarea

fizică. De asemenea, timpul necesar pentru implementare este redus semnificativ, permițând

inginerilor să facă modificări directe în timpul procesului de proiectare sau de fabricație.

Procesul de simulare constă, în principal, în proiectarea unui model idealizat al

sistemului, generarea rezultatelor, validarea rezultatelor. În cadrul procesului de proiectare al

unui model idealizat, sunt identificate cele mai importante caracteristici și parametri și

proiectate ca elemente, cum ar fi reprezentări fizice, forțele și cuplurile, interacțiunile.

Capacitatea de a reduce numărul de astfel de elemente în acest stadiu pentru a genera ieșirile

necesare vor reduce complexitatea și timpul de calcul în etapele ulterioare. În această etapă,

elementele sunt formate ca ecuații pentru dezvoltarea sistemului ideal. În mod similar,

formularea eficientă a sistemului de ecuații va produce o scădere în complexitate și a timpului

de calcul.

A doua etapă presupune rezolvarea sistemului de ecuații pentru a genera ieșirile

necesare așa cum sunt definite în prima etapă. Este important pentru a selecta un solver care

va produce valorile cu o toleranță acceptabilă într-un timp rezonabil de calcul.

În etapa finală, modelul ideal va fi validat prin corelarea rezultatelor obținute cu cele

de la testarea fizică.

Avantajele simulării constă în obținerea unei soluții perfecte fără eroare. Cu toate

acestea, este important să se înțeleagă că acuratețea și relevanța rezultatelor obținute în urma

unei simulări se bazează în principal pe calitatea datelor de intrare. Nu este neobișnuit ca

inginerii să accepte valorile de ieșire, fără a analiza datele de intrare, care pot fi influențate de

factori externi care nu au fost inclusi în modelul validat.

Folosirea modelarii și simulării în industria de automobile este din ce în ce mai

răspândită. Inginerii utilizează pachete software sofisticate pentru a prezice eșecuri mecanice,

caracteristici de curgere a fluidului, dinamica termică, dinamica și cinematica multicorp.

Modelele de vehicule se bazează pe ecuații matematice și geometrice ce pot fi create

folosind un software de dinamică multicorp, cum ar fi MSC Adams sau Maple Sim, folosind

un software specific industriei de automobile sau CarSim. Pentru a oferi modele cu parametri

de intrare, instalațiile de testare pentru vehicule sunt utilizate pentru a obține date relevante.

Suspensia leagă roțile pe caroserie și permite o mișcare relativă între cele două mase.

Sistemul este format din arcuri, amortizoare și legături care trebuie să îndeplinească anumite

cerințe cu privire la performanță, manevrabilitate și confortul pasagerilor.

Cinematica suspensiei poate fi descrisa prin faptul că orice corp ce se deplasează în

spațiu în raport cu un alt corp, poate fi definit prin trei componente de translație și trei

componente de rotație. În contextul suspensiilor independente, se permite o mișcare relativă

între volan și caroseria vehiculului, fără a afecta comportamentul roții opuse, având o singură

cale de mișcare.

Ca orice corp în spațiu, roata are șase grade de libertate, dar cinci grade de libertate

sunt constrânse de legături. În esență, legăturile suspensiei limitează deplasarea roții în sus și

în jos în opoziție cu amortizoarele si arcurile, care se rotesc în jurul a trei axe datorită

geometriei suspensiei. În mod ideal, un sistem de suspensie perfect nu ar permite astfel de

rotații în timpul deplasării rotii. În realitate, aceste sisteme nu există, dar reglarea eficientă a

suspensiei ar compensa efectul unor astfel de rotații.

Alte componente ale suspensiei sunt arcurile, amortizoarele și bucșele. Rolul

amortizorului este de a absorbi vibrațiile asociate cu deplasarea pe teren accidentat. Arcurile

oferă o forță care să întoarcă roată la înălțimea dorită atunci când roata suporta deplasare

verticală.

În ultima parte a secolului al-XXI-lea, autovehiculul, a evoluat foarte mult, fiind un

factor de mare progres si la care omenirea nu ar putea renunța.

De-a lungul anilor li s-au impus o serie de modernizări, astfel încât în prezent

autovehiculele au devenit o uzină mobilă în miniatură.

Dintre imbunatirile aduse autovehiculelor până în prezent amintim:

- îmbunătățirea securității pasagerilor;

- cresterea confortului pasagerilor;

- cresterea sarcinii utile;

- asigurarea stabilității;

- cresterea vitezei de deplasare;

- reducerea timpului și distanței de frânare a autovehiculului;

- reducerea consumului de carburant;

- reducerea noxelor provenite de la evacuare

Caracteristicile suspensiei si buna funcționare a acestui sistem pot influența fiabilitatea

celorlalte componente al autovehiculului.

O suspensie elastică, cu proprietăți bune de amortizare si de atenuare a socurilor si

vibrațiilor reduce uzura anvelopelor si scade numărul ruperilor prin oboseală a pieselor din

subansamblurile autovehiculului. [5]