Tarkan SANDALCI, Eren TAŞPINAR

Kardan mili askı kauçuğuna ait dinamik katılığın modellenmesi için algoritma geliştirilmesi

Ticari araçlarda şasiye kauçuk geometriye sahip askı (merkez rulman) adı verilen parça ile bağlanan kardan mili sistemi motor momentini arka tekerlere iletir. Kardan mili içerisindeki kardan mafsalının sahip olduğu kinematik sorunlar nedeniyle oluşan eksenel kuvvetler ses ve titreşim problemlerine neden olmaktadır. Buna karşın askı grubunun modellenmesi kauçuk geometrinin doğası gereği hem kritik hem de zorlayıcıdır. Araştırmacılar kauçuk geometrinin modellenmesinde doğru eleman türünün ve eleman katsayısının tayini için iterasyonlarla ilerleyen bir geliştirme yöntemi kullanmaktadır. Bu çalışmada model geliştirilmesi sırasında zaman ve maliyet yönünden kazanım elde etmek için Python programlama dili ile bir algoritma geliştirilmiş ve deneysel veri ile doğrulanmıştır. Bu algoritma ile askı içerisindeki kauçuk geometri daha gerçekçi modelleyebilecek ve model farklı alanlarda ihtiyaç duyulan başka kauçuk geometriye sahip bağlantı parçalarında da kullanılabilecektir. Bu sayede tasarım doğrulama çalışmaları sırasında kullanılan araç testlerinin sayısının azaltılabilmesi hedeflenmektedir.

Anahtar Kelimeler:

Matematiksel model parametrelerinin belirlenmesi için algoritma geliştirilmesi, kauçuğun dinamik cevabının modellenmesi, kardan mili merkez rulmanının modellenmesi

Algorithm development for modelling dynamic stiffness of driveshaft center bearing bushing

In commercial vehicles, the driveshaft system, which is connected to the chassis with a part called the center bearing (has a rubber bushing), transmits the engine torque to the rear wheels. Kinematic issues in the cardan joint within driveshaft system can cause noise and vibration due to axial forces. However, modeling the center bearing is both challenging and critical due to the nonlinear nature of rubber. Researchers use iterative development methods to tune element coefficients and select appropriate types of elements for rubber compound modelling. In this study, an algorithm was developed in Python to save time and cost during model development, and it is validated using experimental data. This algorithm can accurately model the rubber compound in the center bearing and be applied to other rubber mounts. It can reduce necessary vehicle tests during design verification activities.

Keywords:

Algorithm development for mathematical model parameter optimization, dynamic response modelling of rubber, modelling of driveshaft center bearing,

PDF

___

[1] Szadkowski A., Prange E., Vedam K., and Naganathan N. G., “Analysis of an Automotive Driveline with Cardan Universal Joints”, SAE International, 950895, 1995
[2] Rabeih E. M. A., and El-Demerdash S. M., “Investigation of the Vehicle Ride Vibration Effect on the Driveline Fluctuations”, SAE International, 2002-01-3065, 2002
[3] Crowther A. R., Zhang N., and Singh R., “Development of a Clunk Simulation Model for a Rear Wheel Drive Vehicle With Automatic Transmission”, SAE International, 2005-01-2292, 2005
[4] Gilbert D. A., O’Leary M. F., and Rayce J. S. , “Integrating Test and Analytical Methods for the Quantification and Identification of Manual Transmission Driveline Clunk”, SAE International, 2001-01-1502, 2001
[5] Girstmair J., Priebsch H., and Reich F. M., “Power Train Model Characteristics for Vibration Analyses – Conflicting Demands in Off Line and HiL Environments”, SAE International, 2009-01-2072, 2009
[6] Girstmair J., Priebsch H., Reich F. M., and Zehetner J., “Power Train Model Refinement Linked with Parameter Updating Through Nonlinear Optimization”, SAE International, 2010-01-1421, 2010
[7] Hwang S., Stout J. L., and Ling C., “Modeling and Analysis of Powertrain Torsional Response”, Hwang S., Stout J. L., and Ling C., “Modeling and Analysis of Powertrain Torsional Response”, SAE International, 980276, 1998
[8] Zhang N., and Walker P. D., “Modelling of dual clutch transmission equipped powertrains for shift transient simulations”, Mechanism and Machine Theory 60, pp. 47-59, 2013
[9] Karabay S., and Korkut T., “Arkadan itişli hafif ticari araçlarda arka tekerleklere hareket transferini gerçekleştiren kardan milinde oluşan titreşim ve seslerin analizi”, Kocaeli Üniversitesi, YÖK 233240, 2008
[10] Lin H., Bengisu T., and Mourelatos Z., “Modeling the Stiffness and Damping Properties of Styrene-Butadiene Rubber”, SAE International, 2011-01-1628, 2011
[11] Martini, E. R., Tonoli A., Amati N., and Guala A., “Dynamic Characterization of Viscoelastic Materials”, SAE International, 2004-01-3304, 2004
[12] Honda Y., Wakabayashi K., Kodama T., and Iwamoto S., “Effect of Rubber Hardening by Secular Change on Properties of Vibration Proof Rubber for Torsional Vibration Dampers”, SAE International, 960139, 1996
[13] Çetinkaya S., “Taşıt Mekaniği”, 5. Edition, Nobel Yayın Dağıtım, 2010, ISBN 978-975-591-103-8
[14] Trelleborg Vibracoustic, “Automotive Vibration Control Technology”, 1. Edition, Vogel Business Media, 2015, ISBN 978-3-8343-3358-2
[15] Dukkipati R. V., “Advanced Mechanical Vibrations”, 1. Edition , Alpha Science, 2006, ISBN 978-1-84265-222-0