차량용 서스펜션 Side load 스프링 역설계

저자 : 박용준, 박성목, 김성빈 (서울과학기술대학교, 기계·자동차공학과)

 

Abstract

본 논문의 목표는 차량의 서스펜션에 작용하는 횡력을 저감하는 코일 스프링을 역설계 하는 것이다. 코일의 형상을 유한요소법(FEM, Finite Element Method)으로 해석하고,

벡터 계산을 통한 실제 스프링에 걸리는 횡력 값과 EDISON 프로그램의 결과값들을 비교하여 서스펜션에 작용하는 횡력을 최대한 저감하는 스프링을 설계한다.

이때 횡력을 Side Load라고 하며 결과적으로 본 논문에서 설계한 스프링은 횡력을 90% 이상 저감하는 것과 더 나아가 Morrow 피로수명식과 S-N선도(S-N curve),

고유진동수(Natural Frequency) 식을 적용하여 2317.7kg의 피로한도 하중 및 1.19~1.59Hz의 승차감을 보여주므로 실제차량 도입에 합리성을 보인다.

 

Dataset Table

첫 번째 해석

곡률반경 /

중심축편위

(mm / °)

Von-mises

(MPa)

Rf1(N)

Rf2(N)

Rf3(N)

Total Rf

(N)

Simulation

Data

Rf1

Rf2

Rf3

Total Rf

Simulation

Data

800 /4

781.1

343.6

3366.0

17.6

344.1

LINK

443.0

4105.9

24.2

443.7

LINK

800 /6

799.8

431.1

3335.7

17.5

431.5

LINK

555.8

4065.5

23.9

556.3

LINK

800 /8

820.9

515.9

3298.6

17.3

516.2

LINK

664.4

4016.3

23.6

664.8

LINK

900 /4

771.8

344.1

3363.7

15.6

344.5

LINK

443.5

4012.7

21.5

444.0

LINK

900 /6

791.7

431.3

3332.7

15.5

431.6

LINK

555.6

4061.5

21.3

556.0

LINK

900 /8

812.9

515.6

3295.9

15.3

515.8

LINK

663.8

4012.6

20.9

664.1

LINK

1000 /4

776.4

344.4

3361.1

14.0

344.7

LINK

443.7

4099.1

19.3

444.1

LINK

1000 /6

789.2

430.8

3326.3

8.9

430.9

LINK

554.9

4053.3

12.6

555.0

LINK

1000 /8

806.9

515.4

3293.8

13.7

515.6

LINK

663.3

4009.7

18.8

663.6

LINK

 

두 번째 해석

곡률반경 /

중심축편위

(mm / °)

Von-mises

(MPa)

Rf1(N)

Rf2(N)

Rf3(N)

Total Rf

(N)

Simulation

Data

Rf1

Rf2

Rf3

Total Rf

Simulation

Data

800/7.9

819.8

511.7

3266.2

17.3

512.0

LINK

659.1

4041.4

23.7

659.5

LINK

800/8.1

821.9

520

3288.3

17.3

520.3

LINK

669.7

4014.8

23.6

670.1

LINK

800/8.2

822.9

524.2

3303.3

17.3

524.5

LINK

675

3997.5

23.6

675.4

LINK

800/8.3

823.9

528.3

3318.2

17.3

528.6

LINK

680.3

4004.1

23.6

680.7

LINK

800/8.4

825.0

532.5

3277.5

17.2

532.8

LINK

685.7

3987.0

23.6

686.1

LINK

810/7.9

819.0

511.8

3258.4

17.1

512.1

LINK

659.1

4009.6

23.4

659.5

LINK

810/8.1

821.0

520

3280.1

17.1

520.3

LINK

669.7

4006.6

23.3

670.1

LINK

810/8.2

822.0

524.1

3271.1

17.0

524.4

LINK

674.9

3989.2

23.3

675.3

LINK

810/8.3

823.0

528.3

3278.1

17.0

528.6

LINK

680.2

3995.9

23.3

680.6

LINK

810/8.4

824.0

532.4

3301

17.0

532.7

LINK

685.5

3970.5

23.3

685.9

LINK

820/7.9

818.0

511.7

3258.0

16.9

512.0

LINK

659.0

4001.0

23.1

659.4

LINK

820/8.1

820.1

520

3256.0

16.8

520.3

LINK

669.6

4006.4

23.0

670.0

LINK

820/8.2

821.1

524.1

3246.9

16.8

524.4

LINK

674.8

4020.9

23.0

675.2

LINK

820/8.3

822.1

528.2

3261.9

16.8

528.5

LINK

680.1

4003.7

23.0

680.5

LINK

820/8.4

823.1

532.3

3276.8

16.8

532.6

LINK

685.4

3986.2

22.3

685.8

LINK

830/7.9

816.2

510

3271.7

21.7

510.5

LINK

656.9

3966.3

29.2

657.5

LINK

830/8.1

819.2

519.9

3255.8

16.6

520.2

LINK

669.5

4006.2

22.8

669.9

LINK

830/8.2

820.3

524.1

3254.8

16.6

524.4

LINK

674.8

4004.8

22.7

675.2

LINK

830/8.3

823.7

528.2

3277.7

16.6

528.5

LINK

680.1

4027.4

22.7

680.5

LINK

830/8.4

822.3

532.3

3252.7

16.6

532.6

LINK

685.3

4018.0

22.7

685.7

LINK

840/7.9

816.4

511.7

3257.9

16.4

512.0

LINK

658.9

4009.0

22.5

659.3

LINK

840/8.1

818.4

519.9

3255.6

16.4

520.2

LINK

669.4

3997.9

22.5

669.8

LINK

840/8.2

819.4

524

3238.6

16.4

524.3

LINK

674.4

4036.6

22.5

675.1

LINK

840/8.3

820.4

528.2

3245.6

16.4

528.5

LINK

679.9

4003.2

22.5

680.3

LINK

840/8.4

821.4

532.3

3236.6

16.4

532.6

LINK

685.3

3993.9

22.4

685.7

LINK

 

세 번째 해석

곡률반경 /

중심축편위

Von-Mises

(1300kg)

Rf1

Rf2

Rf3

Total Rf

(1300kg)

Simulation

Data

Von-Mises

(1580kg)

Rf1

Rf2

Rf3

Total Rf

(1580kg)

Simulation

Data

800 / 7.9

641.8

488.4

3179.3

16.3

448.7

LINK

785.5

624.8

3858.7

22.1

615.2

LINK

810 / 7.9

641.9

489.2

3183.5

16.2

489.5

LINK

791.3

631.3

3889.6

22.1

631.7

LINK

820 / 7.9

641.2

489.1

3182.8

16

489.4

LINK

784.3

625.2

3860.3

21.6

625.6

LINK

830 / 7.9

637.7

485.7

3168.6

20.5

486.1

LINK

782.5

623.2

3854.7

27.5

623.8

LINK

830 / 8.1

643.9

498.9

3188.1

15.8

499.2

LINK

789.6

639.4

3874.4

21.5

639.8

LINK

840 / 7.9

639.8

489.2

3182.7

15.6

489.4

LINK

786.4

628.8

3877.4

21.2

629.2

LINK

840 / 8.1

643.7

499.2

3189.7

15.6

499.4

LINK

789.8

640.4

3878.7

21.3

640.8

LINK

840 / 8.2

646.8

502.5

3184.3

15.6

502.7

LINK

791.5

646.2

3879.5

21.3

646.6

LINK

 

최종 결과

 

Max. Von-Mises (Mpa)

Rf2 (N)

Total Rf (N)

840 / 8.2

791.5

3879.5

646.6