Kinematic and Elastokinematic Analysis of Double Wishbone Suspension Mechanisms

Θεοχαρόπουλος, Ανδρέας; Theocharopoulos, Andreas

dc.contributor.author	Θεοχαρόπουλος, Ανδρέας	el
dc.contributor.author	Theocharopoulos, Andreas	en
dc.date.accessioned	2023-01-24T07:59:34Z
dc.date.available	2023-01-24T07:59:34Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56851
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24549
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Συστήματα Πολλαπλών Σωμάτων	el
dc.subject	Κινηματική Ανάλυση	el
dc.subject	Ελαστοκινηματική Ανάλυση	el
dc.subject	Δυναμική Οχήματος	el
dc.subject	Μηχανισμός Ανάρτησης Διπλών Ψαλιδιών	el
dc.subject	Multibody Systems	en
dc.subject	Suspension Kinematics & Compliance	en
dc.subject	Vehicle Dynamics	en
dc.subject	K&C	en
dc.subject	Suspension Bushings	en
dc.subject	Superelements	en
dc.subject	Substructures	en
dc.subject	Elastokinematic Analysis	en
dc.subject	Multibody Simulation	en
dc.subject	Double Wishbone Suspension	en
dc.title	Kinematic and Elastokinematic Analysis of Double Wishbone Suspension Mechanisms	en
dc.title	Κινηματική και Ελαστοκινηματική Ανάλυση Μηχανισμών Ανάρτησης Διπλών Ψαλιδιών	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Συστήματα Πολλαπλών Σωμάτων	el
heal.classification	Κινηματική Ανάλυση	el
heal.classification	Ελαστοκινηματική Ανάλυση	el
heal.classification	Δυναμική Οχήματος	el
heal.classification	Multibody Systems	en
heal.classification	Suspension Kinematics & Compliance	en
heal.classification	Vehicle Dynamics	en
heal.classification	Elastokinematic Analysis	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-10-24
heal.abstract	Τα συστήματα ανάρτησης των σύγχρονων τροχοφόρων οχημάτων σχεδιάζονται με στόχο την εκπλήρωση ενός μεγάλου πλήθους λειτουργικών, χωροταξικών και κατασκευαστικών προδιαγραφών. Όσον αφορά τα οχήματα γενικής χρήσης, οι λειτουργικές προδιαγραφές εισάγονται ώστε να διασφαλιστεί αφενός μεν η άνεση, αφετέρου δε η ασφάλεια των επιβατών, αν και η συσχέτιση της τελευταίας με τα συστήματα ανάρτησης δεν είναι προφανής. Εδώ και δεκαετίες, ο σχεδιασμός μηχανισμών ανάρτησης λογίζεται ως μέσο επίδρασης στην προκύπτουσα δυναμική συμπεριφορά ενός οχήματος, άρα και στην ασφάλεια αυτού, γι’ αυτό και δίνεται ιδιαίτερη φροντίδα τόσο για την επίτευξη της βέλτιστης, κατά περίπτωση, ονομαστικής γεωμετρίας, όσο και για την ελαχιστοποίηση της απόκλισης από αυτή εξαιτίας των επιβαλλόμενων φορτίσεων κατά την κίνηση του εκάστοτε οχήματος. Καθίσταται, λοιπόν, απαραίτητος ο υπολογισμός της κινηματικής και ελαστοκινηματικής απόκρισης μηχανισμών ανάρτησης, ως αποτέλεσμα της επιβολής εξωτερικών κινηματικών και δυναμικών διεγέρσεων στον τροχό, αντίστοιχα. Η παρούσα Διπλωματική Εργασία αποσκοπεί στη μαθηματική θεμελίωση και αντιπαραβολή διαδεδομένων μεθόδων κινηματικής και ελαστοκινηματικής ανάλυσης που χρησιμοποιούνται κατά το σχεδιασμό αναρτήσεων, εστιάζοντας ως επί το πλείστον σε μηχανισμούς διπλών ψαλιδιών. Αρχικά, παρουσιάζονται δύο μέθοδοι κινηματικής ανάλυσης συνοδευόμενες από ενδεικτικά αποτελέσματα, όπως αυτά προέκυψαν έπειτα από εφαρμογή της μιας εξ αυτών. Εν συνεχεία, επιχειρείται η ελαστοκινηματική ανάλυση ενός μηχανισμού ανάρτησης διπλών ψαλιδιών, υιοθετώντας σε πρώτη φάση μια απλοποιημένη προσέγγιση υπό παραδοχές προκειμένου για τη μείωση του πλήθους των αγνώστων μεταβλητών. Ακολούθως, ο ανωτέρω μηχανισμός λαμβάνεται ως σύστημα πολλαπλών απολύτως στερεών σωμάτων και οι εξισώσεις ισορροπίας και κινηματικών περιορισμών καταστρώνονται αναλυτικά, ύστερα από λεπτομερή παρουσίαση των εμπλεκόμενων μαθηματικών εργαλείων. Τα απολύτως στερεά σώματα αντικαθίστανται από πεπερασμένα στοιχεία και υπερστοιχεία ώστε να ληφθεί υπόψιν η ελαστική συμπεριφορά των μελών του μηχανισμού ανάρτησης, ο οποίος σε αυτήν την περίπτωση μοντελοποιείται ως σύστημα πολλαπλών γραμμικά ελαστικών σωμάτων. Τέλος, τα ανωτέρω συστήματα πολλαπλών σωμάτων αξιοποιούνται για την εξαγωγή ενός πλήρους σετ διαγραμμάτων χαρακτηρισμού της ελαστοκινηματικής συμπεριφοράς του μελετώμενου μηχανισμού ανάρτησης. Κλείνοντας, αξίζει να αναφερθεί ότι η αυτή η εργασία μπορεί να αποτελέσει σημαντικό βοήθημα για τους λεγόμενους «απλούς χρήστες» εμπορικών λογισμικών προσομοίωσης της δυναμικής συστημάτων πολλαπλών σωμάτων, οι οποίοι τις περισσότερες φορές διαθέτουν γνώσεις που σχετίζονται αποκλειστικά με την ερμηνεία των αποτελεσμάτων τέτοιου είδους αναλύσεων, αγνοώντας τον τρόπο με τον οποίο αυτά προκύπτουν.	el
heal.abstract	The suspension systems of modern ground vehicles are designed to meet a vast amount of functional, spatial, and manufacturing standards. As far as general-purpose vehicles are concerned, functional standards are introduced to ensure the comfort and safety of passengers, although the impact of suspension systems on the latter is not obvious. For decades, the design of suspension mechanisms has been considered as a means of influencing the resulting dynamic behavior of a vehicle, and therefore its safety, which is why special care is taken both to achieve the optimal, as the case may be, nominal geometry, and to minimize the deviation from it due to the imposed loads during the vehicle’s operation. Therefore, it becomes necessary to calculate the kinematic and elastokinematic response of suspension mechanisms, due to external kinematic and dynamic excitations on the wheel, respectively. This thesis aims at providing the mathematical foundation and comparing of established kinematic and elastokinematic analysis methods used in suspension design, mostly focusing on double wishbone mechanisms. Initially, two methods of kinematic analysis are presented accompanied by indicative results obtained after applying one of them. Subsequently, the elastokinematic analysis of a double wishbone suspension mechanism is attempted, following a simplified approach under assumptions to reduce the number of unknown variables. The same mechanism is then modelled as a rigid multibody system and the corresponding equations of equilibrium and kinematic constraints are derived, after a detailed presentation of the mathematical tools involved. The rigid bodies are replaced by finite elements and superelements to consider the elastic behavior of the suspension mechanism members, which in this case is modeled as a linearly elastic multibody system. The multibody system models generated are then used to derive a complete set of diagrams characterizing the elastokinematic behavior of the example suspension mechanism. Finally, it is worth mentioning that this work can be of great help to the so-called "regular users" of commercial multibody simulation software, who most often have knowledge related exclusively to the interpretation of the results of such analyses, ignoring the way in which the latter arise.	en
heal.advisorName	Κουλοχέρης, Δημήτριος	el
heal.advisorName	Koulocheris, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνιάδης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Κουλοχέρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Provatidis, Christoforos	en
heal.committeeMemberName	Antoniadis, Ioannis	en
heal.committeeMemberName	Koulocheris, Dimitrios	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Οχημάτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	240 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false