Uploaded by zufarguruh

Review Journal Motion Ratio

advertisement
Analytical Derivation and Analysis of Vertical and Lateral
Installation Ratios for Swing Axle, McPherson and Double
Wishbone Suspension Architectures
Installation Ratio (Motion Ratio) adalah parameter yang menghubungkan gerakan roda
dengan defleksi pegas, sifat kinematik suspensi yang cukup penting. Parameter suspensi
dihitung untuk mencapai kinerja yang diinginkan. Hasilnya adalah rasio gerak dari geometri
suspensi yang dirancang. Nilai motion ratio yang disarankan adalah 1:2 untuk suspensi
depan dan 1:1 untuk suspensi belakang. Namun rasio gerak optimal harus dipertahankan
sekitar 1:1 untuk pengendalian yang lebih baik. Masalah ini disebabkan oleh kurangnya
ruang untuk linkage suspensi.
Sistem suspensi adalah mekanisme yang menghubungkan bodi dengan roda. Ketika body
memiliki gerakan irelatif antar roda, pergerakannya dibatasi oleh suspensi dengan segala
jenis gaya dan momen antar roda dan tanah. Desain sistem suspensi merupakan bagian
penting dari desain kendaraan secara keseluruhan, yang mana menentukan performa mobil
balap.
1. Introduction
suspensi independen adalah mekanisme yang menyediakan rakitan roda dengan
Single Degree Of Freedom (DOF) sehubungan dengan sasis kendaraan. Independent
dirancang untuk menjamin kevertikalan (sehubungan dengan permukaan jalan)
gerakan pusat roda. Ride Natural Frequency adalah salah satu dari banyak variabel
yang dipengaruhi oleh Motion Ratio. “For MacPherson Strut suspension system the
Motion Ratio remains to be 1:1”.
Arsitektur suspensi tipikal lainnya adalah tata letak double wishbone. Arsitektur ini,
sulit untuk mengambil detail Motion Ratio.
2. Suspension Layout
Swing-axle, McPherson, dan suspensi double wishbone biasanya direpresentasikan
melalui skema planar yang disederhanakan di mana semua sambungan dianggap
ideal, tidak termasuk elemen elastis atau peredam, kecuali peredam kejut.
Mempertimbangkan kerangka acuan kendaraan yang direpresentasikan pada
Gambar 1, skema suspensi planar umumnya direpresentasikan pada bidang y – z.
Gambar 2a menunjukkan representasi tiga dimensi dari swing axle suspension, yang
terdiri dari rigid transversal, yang dalam makalah ini diasumsikan sejajar dengan y-a
Gambar 2b menunjukkan skema 2D ekuivalen dari swing axle suspension, dimana
shock absorber dihubungkan ke wheel upright dan diorientasikan sepanjang vektor
satuan λ, dengan sudut ψ terhadap vertical.
Suspensi jenis ini agak murah, tetapi memiliki karakteristik penanganan yang buruk,
terutama karena pusat Instant Center tergantung pada Swing Axle Length, biasanya
dibatasi oleh kendala tata letak.
3. Relevant Parameters for Suspension Analysis
Dalam analisis planar kinematik dan statis suspensi, dua parameter yang relevan
dipertimbangkan untuk hampir semua arsitektur suspensi: Instant Center dan
Motion Ratio (Installation Ratio).
The Instant Center, atau biasa disebut Centro didefinisikan sebagai titik milik benda
dalam gerakan planar, yang memiliki kecepatan nol seketika. Poin ini, secara umum,
tidak sesuai dengan poin material dari benda yang dianalisis. Mengingat definisi ini,
adalah umum untuk mempertimbangkan, secara instan, motion body sebagai rotasi
di sekitar titik ini
Posisi Instant Center of Rotation terkait dengan penguatan camber suspensi.
Mempertimbangkan perpindahan vertikal sangat kecil dari patch kontak (dz) adalah
mungkin untuk menghubungkan variasi camber dari assembly roda dγ ke dz, sebagai
berikut
If Equation (1) is linearized, the camber gain γZ is obtained as
Motion Ratio untuk menghubungkan perpindahan, gaya, dan spring stiffness yang
digunakan dalam suspensi dengan perpindahan, gaya, dan kekakuan pegas setara
yang diterapkan di pusat roda.
Menggunakan prinsip kerja virtual, rasio pemasangan mudah ditentukan untuk bodi
generik. Pertimbangkan rigid body yang dikenai gaya F1 dan F2 yang diterapkan pada
dua lokasi benda yang berbeda, masing-masing A dan B. Kesetimbangan body
diperoleh dengan memecahkan Persamaan
Dimana δx1 dan δx2 masing-masing adalah perpindahan virtual dari titik A dan B.
Asumsikan δx1,F dan δx2,F sebagai komponen perpindahan virtual sejajar dengan
masing-masing gaya. Kesetimbangan diperoleh dalam bentuk skalar sebagai berikut
4. Instant Centers and Analytical Derivation on Installation Ratios
Kerangka acuan xs-ys-zs yang digunakan dalam setiap skema suspensi dipusatkan di
setiap pusat instan suspensi (C) dan memiliki sumbu yang sejajar dengan kerangka
acuan umum yang ditunjukkan pada Gambar 1. Sejalan dengan itu, vektor satuan i, j
dan k mengidentifikasi arah dari , masing-masing, xs, ys dan zs. Akhirnya, vektor
satuan λ menunjukkan arah sistem peredam pegas.
4.1 Swing Axle
Instan Center secara fisik ditentukan oleh engsel di ujung arm suspensi. Jelas,
posisinya tidak bergantung pada sudut kemiringan peredam kejut, ψ.
4.2 McPherson
4.3 Double Wishbone
Untuk arsitektur double wishbone Instant Center ditentukan oleh kemiringan
wishbone atas, φ. Berbeda dengan suspensi McPherson, φ dan ψ saling bebas,
sedangkan C masih merupakan titik virtual.
5. Discussion
Rumus analitik dengan tepat memperkirakan Motion Ratio vertikal untuk konfigurasi
referensi (z = 0) untuk semua skema suspensi yang dipertimbangkan, sementara
beberapa perbedaan muncul saat suspensi bergerak, karena model analitik
mengasumsikan perpindahan yang sangat kecil.
5.1 Kinematics Feature
5.2 McPherson Variation
Hipotesis mendasar yang terkait dengan orientasi lengan bawah (hanya satu
lengan untuk poros ayun) suspensi, yang diasumsikan horizontal dalam
konfigurasi referensi. Asumsi ini terkait dengan masalah tata letak, yang biasanya
memaksa lengan bawah hampir horizontal dalam konfigurasi referensi. Namun,
jika lengan bawah diasumsikan miring, tingkat kebebasan desain lebih lanjut
dapat digunakan oleh perancang suspensi. Hal ini dihargai terutama untuk
suspensi McPherson dimana, seperti yang telah dibahas sebelumnya, kemiringan
rakitan peredam pegas ψ dan posisi pusat sesaat C tidak independen.
Dengan mengacu pada studi kasus yang dianalisis, yang parameternya dipahami
oleh arsitektur suspensi nyata, perlu ditunjukkan bahwa memvariasikan
kemiringan lengan bawah terutama memengaruhi rasio pemasangan lateral dan
penguatan camber, yang variasi persentasenya sekitar −75% dan 200% untuk
kisaran α, sedangkan pengaruh pada Motion Ratio lebih rendah (−28%). Oleh
karena itu, dapat dipastikan bahwa mengubah kemiringan lengan bawah pada
suspensi McPherson memungkinkan untuk mengubah Vertikal Ratio secara tidak
proporsional dan keuntungan camber. Untuk alasan ini, perancang suspensi dapat
memvariasikan kemiringan strut ψ dan kemiringan lengan bawah α untuk
mendapatkan nilai yang diinginkan dari parameter yang relevan dari
suspensi. Bahkan, nilainya dapat dioptimalkan dengan bertindak pada dua
parameter, bukan satu,
6. Conclusions
Lateral Motion Ratio, yang menghubungkan perpindahan suspensi dengan beban
lateral yang bekerja pada Tire Contact Patch.
Untuk setiap mekanisme, formulasi dari parameter yang relevan dihitung sebagai
fungsi dari variabel desain. Mempertimbangkan swing axle, penguatan camber dan
Vertical Motion Ratio bersifat independen, tetapi posisi pusat Instant Center terkait
dengan posisi fisik Revolute Joint antara suspensi dan sasis, yang membatasi
kebebasan perancang. Mempertimbangkan suspensi McPherson dengan lengan
bawah horizontal, Motion Ratio dan penguatan camber saling terkait, bahkan jika
Instant Center of Ratio adalah titik virtual. Khususnya, ketika Vertikal Motion Ratio
suspensi McPherson mendekati 1.
Mempertimbangkan suspensi double wishbone, Motion Ratio dan penguatan
camber independen dan Instant Center of Ratio adalah titik virtual. Jadi, suspensi
double suspension memberikan kebebasan desain paling banyak. Menariknya,
suspensi McPherson juga memungkinkan kebebasan desain yang lebih luas jika
lengan bawah dianggap tidak horizontal.
Dalam perspektif perancang, ketersediaan hubungan analitis untuk Motion Ratio
merupakan instrumen lebih lanjut bagi Insinyur.
Tentang bagaimana mengubah satu hardpoint, daripada yang lain, memengaruhi
Motion Ratio bersama dengan kuantitas lain yang relevan (misalnya, penguatan
camber, kemudi putar, dll.), sehingga mengoptimalkan proses desain.
Download