Konstrukcija ovjesa vozila za Ultra4 natjecanje

master's thesis

• Title (english): Suspension desing of race car for Ultra4 racing
• Author: Antonio Škrtić
• Mentor: Goran Šagi (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2018-05-18, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

Ultra4 je serija automobilskih utrka u Sjevernoj Americi i Europi koje se odvijaju u najtežim terenskim i vremenskim uvjetima. U ovom radu konstruiran je ovjes Ultra4 trkaćeg vozila, prednji u izvedbi s 3 vodilice, a stražnji u izvedbi s 4 vodilice. U uvodu su navedene opće informacije o natjecanju i napravljen je pregled pravilnika sa zahtjevima za različite kategorije vozila, zatim su prikazane vrste zavisnog ovjesa i njihovi osnovni elementi. Konstrukciji ovjesa pristupit će se na tri različita načina. Prva konstrukcija ovjesa i položaj elemenata ovjesa na vozilu definirani su na temelju iskustvenih pravila koja su rezultat dugogodišnjeg utrkivanja. Napravljen je detaljan proračun amortizera s dvije opruge koji uzima u obzir sve parametre koji utječu na njegov rad i osigurava potpuno funcionalnost amortizera u cijelom hodu ovjesa. Na temelju relevatne literature iz područja dinamike vozila i ovjesa napravljena je matematička analiza najvažnijih parametara koji opisuju zavisan ovjes. Iz analize parametara ovjesa slijedila je druga konstrukcija ovjesa. Na temelju tehničke literature iz područja kinematike i dinamike napravljen je računalni program u programskom jeziku Python koji računa gibanje ovjesa za vertikalni pomak i valjanje krute osovine. Podaci dobiveni kinematičkom analizom su iskorišteni u programu za analizu dinamike vožnje CarSim 8.1. u kojem je napravljen model Ultra4 vozila. Izrađena je procedura s terenom punim neravnina, niskim koeficijentom i različitim nagibima kojom su se pokušali što bolje opisati stvarni uvjeti vožnje. U trećem koraku konstrukcije provedeno je optimiranje parametara ovjesa evolucijskim algoritmom uz korištenje programa napisanog u jeziku Python koji povezuje CarSim s optimizacijskim algoritmima i automatizira izvođenje simulacija. Na temelju rezultata optimiranja konstruiran je treći ovjes. Na kraju su simuliranjem vožnje uspoređena sva tri rješenja ovjesa.

Abstract (english)

Ultra4 is an international racing series with races held in severe weather conditions on most demanding terrains of North America and Europe. The topics of this thesis is design of dependent suspension for an Ultra4 race vehicle, which includes 3 link front suspension and 4 link rear suspension. The introduction presents some general information about Ultra4 racing and most important rules for different vehicle classes. Next, a survey of dependent suspension types and suspension parts is made. Suspension will be designed in three different ways, in order of increasing complexity. The first suspension is designed based on general guidelines that are a result of years of racing experience. Mathematical formulas for design of dual rate coilover dampers are created, which account for all limiting factors and ensure that damper is functional through full suspension motion. The most important parameters for evaluation of dependent suspension are mathematically analysed using relevant vehicle dynamics and suspension sources. Based on that analysis, the second suspension is designed. A computer programm for calculation of solid axle suspension motion for axle bump and roll is created in programming language Python. Data calculated in kinematic analysis is used for creating Ultra4 vehicle model in software for vehicle dynamics simulation CarSim 8.1. The procedure for vehicle simulations includes a terrain full of irregularities, with severe inclinations and a low coefficient of friction to make it as similar as possible to real race courses. In the third design step suspension parameters are optimized using evolutionary algorithm. A Python program is written to connect CarSim to various optimization algorithms and to enable the automation of vehicle dynamics simulations. Based on optimization results, the third suspension is designed. All suspension designs are compared based on vehicle dynamics simulation results.

• Keywords: Ultra4; off-road; zavisni ovjes; 4 link; kinematika ovjesa; dinamika vozila; optimiranje
• Keywords (english): Ultra4; off-road; dependent suspension; 4 link; suspension kinematics; vehicle dynamics; optimization
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:564697
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-05-22 22:21:41