Izvestiya MGTU MAMIIzvestiya MGTU MAMIИзвестия МГТУ “МАМИ“2074-05302949-1428Moscow Polytechnic University10555110.31992/2074-0530-2021-49-3-76-86ArticlesСтатьиResearch ArticleA virtual test bench for determining the loads in the air suspension of the rear trolley of a truck at the early stages of designВиртуальный стенд для определения нагрузок в пневматической подвеске задней тележки грузового автомобиля на ранних стадиях проектированияMaksimovR. O.МаксимовР. О.
Russian Federation
romychmaximov@gmail.comChichekinI. V.ЧичекинИ. В.
Russian Federation

PhD in Engineering

к.т.н.

hiv2@mail.ruBauman Moscow State Technical UniversityМГТУ им. Н.Э. Баумана1509202115376862803202228032022Copyright ©; 2021, Maksimov R.O., Chichekin I.V.Copyright ©; 2021, Максимов Р.О., Чичекин И.В.2021Maksimov R.O., Chichekin I.V.Максимов Р.О., Чичекин И.В.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://journals.eco-vector.com/2074-0530/article/view/105551

To determine the maximum loads acting in the rear air suspension of a truck at the early stages of design there was used computer modeling based on solving equations of dynamics of solids and implemented in the Recurdyn software. The components of the developed virtual test bench, including hinges, power connections, drive axles, a wheel-hub assembly with a wheel and a support platform, are considered in detail. The test bench is controlled using a mathematical model created in the environment for calculating the dynamics of rigid bodies and associated with a solid suspension model by standard software tools of the application. The test bench is controlled using a mathematical model created in the environment for calculating the dynamics of rigid bodies and associated with a solid suspension model by standard software tools of the application. The use of such a test bench makes it possible to determine the loads in the hinges and power connections of the suspension, to determine the mutual positions of the links for each load mode, to increase the accuracy of the calculation of loads in comparison with the flat kinematic and force calculation. The mathematical model of the virtual test bench allows to carry out numerous parametric studies of the suspension without the involvement of expensive full-scale prototypes. This makes it possible at the early stages of design to determine all hazardous modes, select rational parameters of the elements, and reduce design costs.

The paper shows the results of modeling the operation of a virtual test bench with an air suspension in the most typical loading modes, identifying the most dangerous modes. The efficiency and adequacy of the mathematical model of the suspension was proved. Examples of determining the force in all the joints of the structure, the choice of maximum loads for design calculations when designing the air suspension of vehicle were shown.

Для определения максимальных нагрузок, действующих в задней пневматической подвеске грузового автомобиля, на ранних стадиях проектирования использовано компьютерное моделирование, основанное на решении уравнений динамики твердых тел и реализованное в программном комплексе Recurdyn. Подробно рассмотрены компоненты разработанного виртуального стенда, включающего шарниры, силовые связи, ведущие мосты, колесно-ступичный узел с колесом и опорной площадкой. Управление стендом осуществляется с помощью математической модели, созданной в среде расчета динамики твердых тел и связанной с твердотельной моделью подвески программными стандартными средствами приложения. В управляющей модели реализуются наиболее тяжелые режимы нагружения элементов задней пневматической подвески грузового автомобиля. Применение такого стенда позволяет определить нагрузки в шарнирах и силовых связях подвески, определить взаимные положения звеньев для каждого нагрузочного режима, повысить точность расчета нагрузок по сравнению с плоским кинематическим и силовым расчетом. Также математическая модель виртуального стенда позволяем проводить многочисленные параметрические исследования подвески без привлечения дорогостоящих натурных прототипов. Это позволяет на ранних стадиях проектирования определить все опасные режимы, подобрать рациональные параметры элементов подвески, сократить затраты на проектирование.

В работе показаны результаты моделирования работы виртуального стенда с пневматической подвеской в наиболее типичных режимах нагружения, выявлены наиболее опасные режимы. Доказана работоспособность и адекватность работы математической модели подвески. Показаны примеры определения усилия во всех шарнирах конструкции, выбраны максимальные нагрузки для проведения конструкторских расчетов при проектировании пневматической подвески автомобиля.

virtual test benchair suspensionrigid body dynamicsload calculationRecurdynвиртуальный стендпневматическая подвескадинамика твердых телрасчет нагрузокRecurdynVdovin D.S. Calculation of loads on the independent suspension links of the chassis of an 8 wheel drive vehicle using Nx Motion. Sbornik trudov sektsii “Avtomobili i traktorY” 85-oy mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Budushcheye avtomobilestroyeniya v RossiI», Assotsiatsiya Avtomobil'nykh Inzhenerov, Universitet Mashinostroyeniya (MAMI), Moscow, 24 aprelya 2014 g. [Proceedings of the section “Automobiles and tractors” of the 85th international scientific and technical conference “Future of the automotive industry in Russia”]. pp. 2−6 (in Russ.).Вдовин Д.С. Расчет нагрузок на звенья независимой подвески ходовой части автомобиля 8х8 с использованием Nx Motion. Сборник трудов секции “Автомобили и тракторы” 85-ой международной научно-технической конференции «Будущее автомобилестроения в России», Ассоциация Автомобильных Инженеров, Университет Машиностроения (МАМИ), Москва, 24 апреля 2014 г. С. 2−6.Gorobtsov A.S., Kartsov S.K., Polyakov YU.A., D'yakov A.S. Dynamic analysis of the parameters of the front suspension of the truck cabin. Izvestiya MGTU «MAMI». 2014. No 4(22). V 1, pp. 74–80 (in Russ.).Горобцов А.С., Карцов С.К., Поляков Ю.А., Дьяков А.С. Динамический анализ параметров передней подвески кабины грузового автомобиля // Известия МГТУ «МАМИ». 2014. № 4(22). Том 1. С. 74–80.Gorobtsov A.S., Shurygin V.A., Serov V.A., D'yakov A.S., Lapteva V.O., Makarov A.A. Development of a mathematical model of a multi-support transport vehicle for the transportation of large-sized indivisible cargo. Gruzovik. 2014. No 11, pp. 2−5 (in Russ.).Горобцов А.С., Шурыгин В.А., Серов В.А., Дьяков А.С., Лаптева В.О., Макаров А.А. Разработка математической модели многоопорной транспортной машины для перевозки крупногабаритных неделимых грузов // Грузовик. 2014. № 11. С. 2−5.Xiaobin Ning et al. Dynamic Analysis of Car Suspension Using ADAMS/Car for Development of a Software Interface for Optimization / Procedia Engineering 16 (2011) 333 – 341.Kushvid R.P., Chichekin I.V. Shassi avtomobilya. Konstruktsiya i elementy rascheta [Vehicle chassis. Design and elements of calculation]: uchebnik. Moscow: MGIU Publ., 2014. 555 p.Кушвид Р.П., Чичекин И.В. Шасси автомобиля. Конструкция и элементы расчета: учебник. М.: МГИУ, 2014. 555 с.Ravkin G.O. Pnevmaticheskaya podveska avtomobilya [Air suspension of vehicle] / Pod red. kand. tekhn. nauk A.A. Lapina. Moscow: Mashgiz Publ., 1962. 288 p.Равкин Г.О. Пневматическая подвеска автомобиля / Под ред. канд. техн. наук А.А. Лапина. М.: Машгиз, 1962. 288 с.Raympel' Y. Shassi avtomobilya: Elementy podveski [Automobile chassis: Suspension elements]. Per. s nem. A.L. Karpukhina; Pod red. G.G. Gridasova. Moscow: Mashinostroyeniye Publ., 1987. 288 p.Раймпель Й. Шасси автомобиля: Элементы подвески / Пер. с нем. А.Л. Карпухина; Под ред. Г.Г. Гридасова. М.: Машиностроение, 1987. 288 с.RecurDyn Professional | MBD | Multibody dynamics analysis┃ FunctionBay. – URL: https://functionbay.com/en/page/single/16/professional (accessed 08.02.2021).RecurDyn Professional | MBD | Multibody dynamics analysis┃ FunctionBay. – URL: https://functionbay.com/en/page/single/16/professional (Дата обращения 08.02.2021).Introduction. – URL: https://functionbay.com/documentation/onlinehelp/default.htm (accessed 08.02.2021).Introduction. – URL: https://functionbay.com/documentation/onlinehelp/default.htm (Дата обращения 08.02.2021).Proyektirovaniye polnoprivodnykh kolesnykh mashin [Design of all-wheel drive wheeled vehicles]: Uchebnik dlya vuzov: V 3 t. / B.A. Afanas'yev, B.N. Belousov, G.I. Gladov i dr.; Pod red. A.A. Polungyana. Moscow: Izd-vo MGTU im. N.E. Bau-mana Publ., 2008.Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов: В 3 т. / Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Г.И. Гладов и др.; Под ред. А.А. Полунгяна. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.