Design of an independent vehicle suspension guide using the topological optimization method



Cite item

Full Text

Abstract

Reducing the mass of automobile aggregates is an urgent task: fuel consumption and emissions to the atmosphere are reduced, material intensity, energy intensity, production costs are reduced, the ratio of the mass of the cargo to the curb weight of the vehicle is increased, etc. The solution of such a problem by the method of topological optimization makes it possible to obtain strong and rigid constructions of minimum mass. The article considers an example of reducing the mass of the chassis of vehicle by synthesizing the power scheme of double wishbones of an independent suspension of an all-wheel drive 4x4 automobile by topological optimization. The peculiarity of the design scheme is the use of a complex finite-element suspension model that allows the synthesis of the power circuit of the upper and lower arms simultaneously and the loading of the suspension is carried out as part of a common beam-rod independent suspension model and with a wheel. The power circuit of the upper arm obtained as a result of solving the optimization problem is a flat construction in the form of the letter A, which is explained by: 1) the absence of forces acting outside the plane of the upper arm of the suspension; 2) a small distance between the hinges of attaching the arm to the body. The power circuit of the lower arm of the suspension also has the shape of an isosceles triangle in plan, however one branch of the triangle has a large construction height in a direction perpendicular to the plane of the arm, which is explained by the high force created by the elastic suspension element resting in this zone on the lower arm. In the absence of forces emerging from the plane of the suspension arm, the task of synthesizing the power circuit is reduced to a flat problem and provides uniquely interpreted power circuits that are easy to implement in the construction of arms. When forces acting perpendicular to the plane of the arm, for example, in the zone of support of the spring-damping suspension element, are applied, it is necessary to increase the construction height of the arm in the zone of action of this force. The overall assessment of the weight of the resulting lever structures in comparison with existing analogs shows a reduction in the weight of the arms by up to 30%.

About the authors

D. S Vdovin

Bauman Moscow State Technical University

Email: vdovin@bmstu.ru
Ph.D.

V. S Prokopov

Bauman Moscow State Technical University

D. M Ryabov

Bauman Moscow State Technical University

References

  1. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981. 232 с.
  2. Редькин М.Г. Плавающие колесные и гусеничные машины. М.: Воениздат, 1966. 200 с.
  3. Bendsoe M.P., Kikuchi N. Generating Optimal Topologies in Structural Design Using a Homogenization Method // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 1988. № 71(2). P. 197-224.
  4. Болдырев А.В. Топологическая оптимизация силовых конструкций на основе модели переменной плотности // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 1(3). С. 670-673.
  5. Konga Y.S., Abdullahb S., Omarc M.Z., Haris S.M. Topological and Topographical Optimization of Automotive Spring Lower Seat // Latin American Journal of Solids and Structures. 2016. Vol. 13 No.7. P. 1388-1405.
  6. Kilian S., Zander U., and Talke F.E. Suspension modeling and optimization using finite element analysis // Tribology International. 2003. Vol. 36. № 4-6. P. 317-324.
  7. Сысоева В.В., Чедрик В.В. Алгоритмы оптимизации топологии силовых конструкций // Ученые записки ЦАГИ. 2011. Вып. № 2. Т. 42. С. 91-102.
  8. Вдовин Д.С. Расчет нагрузок на звенья независимой подвески ходовой части автомобиля 8×8 с использованием NX Motion // Сборник трудов 85 международной науч.-техн. конф. Москва, 2014. С. 2-6.
  9. Vdovin D., Chichekin I. Loads and stress analysis cycle automation in automotive suspension development process // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 1276-1279.
  10. Горелов В.А., Комиссаров А.И., Косицын Б.Б. Исследование движения автомобиля в программном комплексе автоматизированного моделирования динамики систем тел // Журнал автомобильных инженеров. 2016. № 1(96). С. 18-23.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2017 Vdovin D.S., Prokopov V.S., Ryabov D.M.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».