Мультифизический расчет амортизатора

Амортизаторы являются важными частями транспортных средств. Амортизатор используется для отслеживания вибраций от ударных нагрузок, возникающих из-за неровностей дорожного покрытия, и работает, не влияя на устойчивость, рулевое управление и управляемость автомобиля. Обычно на легковых автомобилях в качестве элементов подвески используются цилиндрические винтовые пружины. Приложение, описанное в этой статье, пытается проанализировать работу амортизатора с различными пружинами подвески. Этот анализ включает в себя сравнительное моделирование и анализ высоты твердого тела, характеристик демпфирования, возможностей колебаний конических и цилиндрических пружин сжатия с закрытой спиралью, а также предлагаемую подходящую конструкцию для улучшения характеристик.

Система подвески наземного транспортного средства обычно проектируется с целью изоляции кузова транспортного средства от неровностей дороги и поддержания контакта колес с поверхностью земли. Изоляция достигается за счет использования винтовых пружин сжатия и амортизаторов, а также упругих опор в местах соединений отдельных элементов подвески.

С практической точки зрения, в транспортном средстве возникают два основных нарушения: нарушение дороги и нарушение нагрузки. Дорожные помехи имеют большую величину на низкой частоте, например, холмы, и небольшую величину на высокой частоте, например, неровности дороги. Нарушения нагрузки включают в себя изменение нагрузок, вызванное ускорением, торможением и прохождением поворотов. Следовательно, хорошая конструкция подвески направлена ​​на подавление помех от этих помех на выходах. Обычная подвеска должна быть «мягкой», чтобы изолировать от дорожных помех, и «жесткой», чтобы изолировать от колебаний нагрузки.

Поэтому конструкция амортизатора – это искусство компромисса между этими двумя целями. Основная функция амортизаторов в системе подвески — изолировать конструкцию и пассажиров от ударов и вибраций, возникающих на неровностях дорожного покрытия. Амортизатору требуется упругое сопротивление для поглощения дорожных ударов — это достигается с помощью пружин подвески.

Основными задачами системы подвески автомобиля являются:

Пружины являются важнейшими компонентами подвески автомобилей, которые необходимы для минимизации ударов и неровностей на неровных дорогах и обеспечения комфортной езды. Пружина определяется как упругое тело, функция которого состоит в том, чтобы сжиматься при нагрузке и восстанавливать свою первоначальную форму при снятии нагрузки. Механические пружины используются в амортизаторах для приложения силы, обеспечения гибкости и накопления или поглощения энергии. Сила может быть осевой, толкающей или тянущей, или она может быть радиальной. Крутящий момент можно использовать для того, чтобы вызвать вращение.

Пружины можно классифицировать по направлению и характеристикам сил, действующих на пружину при ее отклонении. Без приложенной нагрузки высота пружины называется свободной длиной. При приложении силы сжатия катушки прижимаются друг к другу до тех пор, пока они не коснутся друг друга. После сжатия высота сжатой пружины называется твердой длиной. Основными задачами винтовых пружин являются приложение силы, контроль движения, контроль вибрации и уменьшение ударов.

Пружины сжатия представляют собой винтовые винтовые пружины, намотанные с таким расстоянием между витками, чтобы их можно было сжимать от свободной длины до более короткой рабочей длины. Это позволяет пружине накапливать энергию и обеспечивать силу или давление. Некоторые варианты использования пружин сжатия включают сопротивление движению другого компонента, возврат компонента в желаемое положение, обеспечение постоянного давления, а также сохранение и высвобождение энергии.

Цилиндрические пружины сжатия навиты в виде спирали проволоки цилиндрической геометрии. Основные напряжения возникают при скручивании. Приложенная нагрузка параллельна оси пружины. Сечение провода может быть круглым, квадратным или прямоугольным. На рисунке 2 показана модель цилиндрической пружины сжатия, используемая в этом приложении. Цилиндрическая пружина сжатия жестко закреплена двумя круглыми кольцами на обоих концах.