충격 흡수 장치의 다중물리 CAE

충격 흡수 장치는 차량의 중요한 부품입니다. 쇼크 업소버는 노면의 요철로 인한 충격 하중으로 인한 진동을 관찰하는 데 사용되며 차량의 안정성, 조향, 핸들링에 영향을 주지 않고 작동합니다. 일반적으로 경차의 경우 서스펜션 요소로 원통형 코일 스프링이 사용됩니다. 이 기사에서 설명하는 응용 프로그램은 다양한 서스펜션 스프링을 사용하여 충격 흡수 장치의 성능을 분석하려고 시도합니다. 이 분석에는 고체 높이, 감쇠 성능, 폐쇄 코일 원추형 및 원통형 압축 스프링의 진동 기능에 대한 비교 모델링 및 분석, 성능 향상을 위해 제안된 적합한 설계가 포함됩니다.

지상 차량의 서스펜션 시스템은 일반적으로 차체를 도로의 불규칙성으로부터 격리하고 바퀴가 지면과의 접촉을 유지한다는 목적으로 설계됩니다. 격리는 나선형 압축 스프링과 댐퍼를 사용하고 개별 서스펜션 구성 요소 연결부에 탄성 장착을 통해 달성됩니다.

실제적인 관점에서 볼 때 차량에는 도로 교란과 부하 교란이라는 두 가지 주요 교란이 있습니다. 도로 교란은 언덕과 같은 저주파에서는 크기가 크고 도로 거칠기와 같은 고주파에서는 크기가 작습니다. 부하 외란에는 가속, 제동, 코너링으로 인해 발생하는 부하의 변화가 포함됩니다. 따라서 좋은 서스펜션 설계는 출력에 대한 이러한 교란으로 인한 교란을 제거하는 것과 관련이 있습니다. 기존 서스펜션은 도로 교란을 방지하기 위해 "부드러워야" 하고, 부하 교란을 방지하려면 "단단해야" 합니다.

따라서 충격 흡수 장치 설계는 이 두 가지 목표 사이의 절충안입니다. 서스펜션 시스템의 충격 흡수 장치의 주요 기능은 고르지 않은 노면에서 발생하는 충격과 진동으로부터 구조물과 탑승자를 격리하는 것입니다. 충격 흡수 장치는 도로 충격을 흡수하기 위해 탄성 저항이 필요합니다. 이는 서스펜션 스프링을 통해 달성됩니다.

차량 서스펜션 시스템의 주요 목적은 다음과 같습니다.

스프링은 고르지 않은 도로로 인한 충격과 요철을 최소화하고 편안한 승차감을 제공하는 데 필요한 자동차의 중요한 서스펜션 부품입니다. 스프링은 하중이 가해질 때 압축되고 하중이 제거되면 원래의 모양을 회복하는 기능을 가진 탄성체로 정의됩니다. 기계식 스프링은 충격 흡수 장치에 사용되어 힘을 가하고 유연성을 제공하며 에너지를 저장 또는 흡수합니다. 힘은 축 방향으로 밀거나 당기거나 방사형일 수 있습니다. 토크는 회전을 일으키는 데 사용될 수 있습니다.

스프링은 편향될 때 스프링이 가하는 힘의 방향과 특성에 따라 분류될 수 있습니다. 하중이 가해지지 않은 상태에서 스프링의 높이를 자유 길이라고 합니다. 압축력이 가해지면 코일은 서로 닿을 때까지 함께 눌러집니다. 압축 후 압축된 스프링 높이를 솔리드 길이라고 합니다. 나선형 스프링의 주요 목적은 힘을 가하고, 동작을 제어하고, 진동을 제어하고, 충격을 줄이는 것입니다.

압축 스프링은 코일 사이에 간격을 두고 감긴 나선형 코일 스프링으로, 자유 길이에서 더 짧은 작동 길이로 압축될 수 있습니다. 이를 통해 스프링은 에너지를 저장하고 힘이나 압력을 제공할 수 있습니다. 압축 스프링의 일부 용도에는 다른 구성 요소의 움직임에 저항하고, 구성 요소를 원하는 위치로 되돌리고, 일관된 압력을 제공하고, 에너지를 저장 및 방출하는 것이 포함됩니다.

원통형 압축 스프링은 원통형 형상에 와이어 나선 형태로 감겨 있습니다. 생성된 주요 응력은 비틀림으로 인한 전단입니다. 적용된 하중은 스프링 축과 평행합니다. 와이어의 단면은 원형, 정사각형 또는 직사각형일 수 있습니다. 그림 2는 이 애플리케이션에 사용된 원통형 압축 스프링 모델을 보여줍니다. 원통형 압축 스프링은 양쪽 끝에 두 개의 원형 링이 단단히 부착되어 있습니다.