Design Optimization of Suspension Kinematic and Compliance Characteristics

Yi, Yong-Sub; Park, Joonhong; Hong, Kyungjin

doi:10.4271/2014-01-0394

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“…Como resultado se identificaron las ecuaciones de movimiento y se establecieron las particularidades de este. Al analizar la literatura encontrada se caracterizó el sistema de optimización a través de las técnicas predictivas de elementos finitos (EF) y de análisis de dinámica en MBS dominantes en la ingeniería computarizada (CAE) de los sistemas de suspensión (Drotar et al, 2015;Liu et al, 2008) con sus modificaciones para la tendencia actual, además de la técnica esquemática por simulink en función del componente objetivo de diseño, asegurándose de que las características K y C de la suspensión del vehículo se puedan estimar adecuadamente y también se pueda explicar muchos aspectos de la R y H de un vehículo sin problema (Yi et al, 2014). Los sistemas de suspensión tienen que aislar la masa suspendida de la carga propia del vehículo y también proporcionar las características de conducción y manejo deseadas.…”

Section: Metodologíaunclassified

“…Esta técnica se aplica a la simulación de la dinámica y la cinemática de los vehículos, ofreciendo la capacidad de modelar la carga de la carretera y las maniobras de los vehículos con una precisión cada vez mayor, además muestra la optimización de los componentes a un menor costo (Prior, 1992). Hay que considerar que con el software se puede simular numéricamente una gran variedad de matrices de cargas dinámicas reales (Yi et al, 2014). Y como base se muestra el modelo de la suspensión en la figura 5 en Adams/car.…”

Section: Modelado Simulación Dinámica Multicuerpounclassified

“…En este planteamiento según Feng et al, (2012) se identifica los parámetros estructurales que tienen un impacto en las características cinemáticas a través de la simulación de movimiento paralelo de la rueda y optimización de los parámetros, además se mostró que en el proceso de subida y bajada de la rueda, los valores del ángulo de inclinación aumentan ligeramente, los ángulos de dirección y de avance disminuyen ligeramente, lo que significa que la suspensión optimizada mejora la estabilidad de manejo del vehículo y la comodidad de conducción. En otro estudio, Yi et al, (2014) evalúa la suspensión en base a dos etapas para las características cinemáticas (K) y cumplimiento (C), de donde se seleccionan 8 características descritas en la tabla 2, sabiendo que afectan en gran medida el rendimiento de la conducción (R) y manejo (H), además, estas son muy difícil predecirlas con precisión debido a tantas incertidumbres y no linealidades que no se consideran en el modelo de simulación. En el caso particular de no identificar el valor objetivo de cada característica se pueden emplear los resultados de la evaluación de comparación subjetiva y el benchmarking del vehículo de la competencia y el prototipo original del vehículo (Sun et al, 2013;Yi et al, 2014).…”

Section: Modelado Simulación Dinámica Multicuerpounclassified

“…En otro estudio, Yi et al, (2014) evalúa la suspensión en base a dos etapas para las características cinemáticas (K) y cumplimiento (C), de donde se seleccionan 8 características descritas en la tabla 2, sabiendo que afectan en gran medida el rendimiento de la conducción (R) y manejo (H), además, estas son muy difícil predecirlas con precisión debido a tantas incertidumbres y no linealidades que no se consideran en el modelo de simulación. En el caso particular de no identificar el valor objetivo de cada característica se pueden emplear los resultados de la evaluación de comparación subjetiva y el benchmarking del vehículo de la competencia y el prototipo original del vehículo (Sun et al, 2013;Yi et al, 2014).…”

Section: Modelado Simulación Dinámica Multicuerpounclassified

“…y técnicas de simulación multidisciplinaria de sistemas multicuerpo (MBS) (Hurel et al, 2013a). Las técnicas de simulación se aplican ampliamente en todo el desarrollo de la suspensión para optimizar las características cinemáticas (K) y cumplimiento (C) de la suspensión, para predecir el control de frecuencia vertical (Alexandru y Totu, 2016;Aly et al, 2015), el rendimiento de la conducción (R) y manejo (H), y para investigar el rendimiento del viaje (Drotar et al, 2015;Yi et al, 2014). Además, en el proceso de diseño del vehículo la evaluación subjetiva, la prueba objetiva y el análisis de simulación del sistema de estabilidad del vehículo en viaje se aplican al desarrollo de los vehículos (Hurel et al, 2013b;Sun et al, 2013).…”

Section: Introductionunclassified

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Revisión de las Características de Modelado y Optimización para el Diseño del Sistema de Suspensión Macpherson

Vega¹,

Cedeño²,

Molina³

et al. 2018

Inf. tecnol.

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ResumenEl objetivo de este trabajo fue caracterizar los procesos de diseño en los contextos de aplicación de software de simulación, resaltando las técnicas predictivas de multicuerpos, elementos finitos y modelado matemático. para la identificación de sus características de trabajo al aplicarlo en la suspensión. El proceso definido se aplicó en función de modelos, variables de diseño, optimización y la tendencia actual en la simulación mecánica. La utilidad del modelo se evaluó para la aplicación de optimización en función del componente objetivo de diseño, considerando varios criterios tales como características cinemáticas, conformidad, estabilidad del vehículo y prueba de comodidad de conducción. Se concluye que el modelo definido sirve como referente para establecer estrategias de simulación y optimización. Palabras clave: suspensión Macpherson; simulación computacional; sistemas automotrices; optimización Review of the Modeling and Optimization Characteristics for the Design of the Macpherson Suspension System AbstractThe objective of this work was to characterize the design processes in the application contexts of simulation software, highlighting the predictive techniques of multibody, finite elements and mathematical modelling for the identification of its work characteristics when applying it in the suspension. The defined process was applied in function of models, design variables, optimization and the current trend in the mechanical simulation.The utility of the model was evaluated for the optimization application in function of the design objective component, considering several criteria such as kinematic characteristics, conformity, vehicle stability and driving ease test. It is concluded that the defined model serves as a reference to establish simulation and optimization strategies.

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Section: Metodologíaunclassified

Section: Modelado Simulación Dinámica Multicuerpounclassified

Section: Introductionunclassified

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Revisión de las Características de Modelado y Optimización para el Diseño del Sistema de Suspensión Macpherson

Vega¹,

Cedeño²,

Molina³

et al. 2018

Inf. tecnol.

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Topology optimization of vehicle rear suspension mechanisms

Kim

Kang

et al. 2017

Numerical Meth Engineering

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As suspensions critically affect the ride and handling performance of vehicles, considerable efforts have been made to improve their design by an optimization method. In this paper, we propose a topology optimization-based method for suspension synthesis by using a 3-dimensional model constructed with nonlinear bars and zero-length springs that discretize the 3-dimensional space between the chassis frame and a vehicle wheel. For optimization, bar cross-sections and spring stiffness values are used as design variables alongside the nodal positions of bar elements as shape optimization variables to simultaneously optimize the topology and shape. To verify the proposed approach, 2 types of design problems were solved: recovering known suspension mechanisms for a given set of wheel trajectories and synthesizing unknown suspension mechanisms that satisfy several design constraints typically used in the automobile industry. Through these examples, possibilities to design new and advanced suspensions by the proposed optimization method are clearly demonstrated. in a reasonable amount of time. Therefore, we hope to set up the topology optimization problem for suspension synthesis by using a numerically efficient gradient-based optimizer.Although there is no study or report that uses the topology optimization method for 3-dimensional vehicle suspension systems, there were earlier studies that dealt with planar linkage mechanisms by topology optimization. To synthesize 3-dimensional suspension systems, a recently proposed energy-based formulation developed for planar mechanisms 5 will be expanded by first reviewing earlier studies that discussed issues and difficulties with rigid body mechanism synthesis using the topology optimization method.Kawamoto 6 proposed a ground model consisting of nonlinear bar elements for the topology optimization-based synthesis of planar linkage mechanisms. An alternative modeling method is to use spring-connected rigid blocks (SBs). 7-9 Whether bar elements or spring-connected rigid blocks are used to make a ground model, mechanism layout determinations, which are discrete in nature, are expressed in terms of continuous design variables since a gradient-based optimizer cannot be used otherwise. As explained below, continuous variables cause major issues even though they cannot be avoided for efficient calculations. Besides aforementioned studies, other relevant studies 10-16 were reported. However, realistic problems appearing in engineering applications could not be solved until recently because of the discrete-type DOF (degree of freedom) constraint, which is something a rigid body mechanism must satisfy. This is not easy to express in the differentiable form when continuous design variables are used to develop a gradient-based topology optimization method. If a mechanism with a single input and a single output is to be synthesized, its DOF should be exactly 1. It is only recently that the DOF issue has been resolved by Kim and Kim 5 for the planar linkage mechanism synthesis by showing th...

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