Simulation of the wheeled vehicle dynamics during movement over road irregularities

Authors

  • Roman Nanivskyi Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy, Lviv

DOI:

https://doi.org/10.31649/2413-4503-2022-16-2-72-80

Keywords:

wheeled vehicle, suspension system, nonlinear elastic characteristic, longitudinal-angular oscillations, amplitude, frequency

Abstract

The paper outlines the main provisions of the methodology for analytical research of the individual road irregularities impact on the longitudinal-angular oscillations of the wheeled vehicle sprung body. A flat system of three bodies (front, rear bridges, sprung part), whose relative motion is in the vertical plane, was chosen as the physical model for the research. Its peculiarity is that the sprung and unsprung parts interact with each other as elastic shock absorbers with non-linear characteristics of the restoring force. As for road irregularities, it is considered that they are described by smooth functions and the tires are in constant contact with the supporting surface during the wheeled vehicle movement. A mathematical model of the sprung part dynamics was built, which is a second-order nonlinear differential equation with the following feature: its right-hand side is a piecewise continuous function. Based on physically justified assumptions, the differential equation solution was constructed, which describes the relative longitudinal-angular oscillations of the sprung part. It is based on the idea of using: the special periodic Ateb-functions to construct the solution of differential equations with exponential nonlinearity; the construction of asymptotic approximations using the specified functions for new classes of differential equations. Taken together, the above made it possible to obtain differential equations in the standard form, which describe the amplitude-frequency characteristics of the sprung part oscillations. As for the individual irregularities influence on the sprung part dynamics, the amplitude of the longitudinal-angular oscillations of the exit from the irregularity is smaller: at higher vehicle speed; for suspension systems with a regressive change law of the restoring force of elastic shock absorbers; at smaller values of their static deformation for the progressive characteristic of the suspension system (and at larger values for the regressive one). Analytical dependences were obtained, calculations were made and dependences were constructed that describe the amplitude and frequency of these oscillations caused by the irregularities parameters and motion speed.
The obtained results can be a basis not only for evaluating the quality of the suspension system, but also for developing algorithms for managing the suspension stiffness in order to improve operational characteristics.

Author Biography

Roman Nanivskyi, Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy, Lviv

Ph. D. (Eng.), Associate Professor, Head of the Scientific and Organizational Department

References

Г. А. Смирнов, Теория движения колесных машин. Москва, Россия. Машиностроение, 1981.

Е. Е. Александров, Я. В. Грита, В. В. Дущенко и др. Колебания в транспортных машинах, Харьков, Украина: ХДПУ,

Е. Е. Александров, Д. О. Волонцевич, В. В. Дущенко, В. В. Епифанов, Н. В. Кохановский, Математическое моделирование процессов возмущенного движения агрегатов и систем бронетанковой техники. Харьков, Украина: НТУ “ХПИ”, 2012.

Р. В. Ротенберг, Подвеска автомобиля. Москва, Россия. Машиностроение, 1972.

А. П. Солтус, Теорія експлуатаційних властивостей автомобіля: навчальний посібник для ВНЗ. Київ, Україна. Арістей, 2010.

В. В. Дущенко, Системи підресорювання військових гусеничних і колісних машин: розрахунок і синтез. Харьків, Україна: НТУ “ХПІ”, 2018.

Воениздат. Руководство по эргономическому обеспечению создания военной техники сухопутных войск (РЭО-СВ-80). Москва, Россия: Воениздат, 1981.

Вибрационная безопасность. Общие требования. ГОСТ 12.2.012-2005.

M. Hrubel, R. Nanivskyi, M. Sokil, «Influence of characteristics of wheeled vehicle suspensions of its road-holding along curved stretches of track,» Science & militariy. Liptovscy Mikulas, Slovak Republska, vol. 9, no. 1, pp. 15-19, 2014.

Б. І. Сокіл «Вплив характеристики підвіски на вертикальні та поперечно-кутові коливання корпусу армійських автомобілів багатоцільового призначення» на 4-а НТК Проблемні питання розвитку озброєння і військової техніки Київ. ЦНДІ. 2013.

Б. І. Сокіл, Р. А. Нанівський, М. Г. Грубель, «Власні вертикальні коливання корпусу автомобіля з урахуванням нелінійних характеристик пружної підвіски» Автошляховик України: науково-виробничий журнал. № 5 (235), с. 15-18. 2013.

М. Г. Грубель, Р. А. Нанівський, М. Б. Сокіл, «Коливання ПЧ КТЗ та їх вплив на стійкість руху вздовж криволінійної ділянки шляху», Науковий вісник НЛТУ України: збірник науково-технічних праць. РВВ НЛТУ України, вип. 24.1., с. 155-162, 2014.

М. Г. Грубель, Р. А. Нанівський, М. Б. Сокіл, «Резонансні коливання ПЧ колісних транспортних засобів під час руху вздовж впорядкованої системи нерівностей», Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 1. с. 155-161, 2015.

B. Sokil, O. Lyashuk, M. Sokil, P. Popovich, Y. Vovk, O. Perenchuk. «Dynamic Effect of Cushion Part of Wheeled Vehicles on Their Steerability (2018)», International Jornal of Automotive and Mechanical Engineering, vol. 15, issue 1, pp. 4880-4892, March. DOI: https://doi.org/10.15282/ijame.15.1.2018.1.0380.

Н. Н. Боголюбов, Ю. А. Митропольский, Асимптотические методы в теории нелинейных колебаний. Москва, Россия: Наука, 1974.

Н. Н. Моисеев, Асимптотические методы нелинейной механики: учеб. пособие для ун-тов. Москва, Россия: Наука, 1981.

П. М.Сеник, И. П. Смерека, Б. И. Сокил, «Асимптотический метод и периодические Ateb-функции в теории существенно нелинейных колебаний», в Асимптотические и качественные методы в теории дифференц. уравнений. Киев. Изд-во Ин-та математики, 1977.

П. М. Сеник, «Про Ateb-функції». Доп. АН УРСР № 1. 1968.

М. Назаркевич, Дослідження залежностей Beta- та Ateb-функцій. Lviv Politechnic National Institutional Repository. http://ena.lp.edu.ua

Downloads

Abstract views: 328

Published

2023-01-17

How to Cite

[1]
R. Nanivskyi, “Simulation of the wheeled vehicle dynamics during movement over road irregularities ”, ВМТ, vol. 16, no. 2, pp. 72–80, Jan. 2023.

Issue

Section

Articles

Metrics

Downloads

Download data is not yet available.