차체의 진동 최소화[최적설계]

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차체의 진동 최소화[최적설계]
1. 설계목표
자동차의 승차감이라는 개념은 넓은 의미로 “탑승자가 느낄 수 있는 진동, 소음, 공조, 채광, 실내 넓이등과 관련된 종합적인 쾌적함”이라고 정의 할 수 있다. 이 보고서에서는 승차감을 “주행 중에 승객이 받게 되는 진동과 관련된 안락함”으로 한정하여 정의 하겠다. 승차감은 차량의 주행과정에서 노면으로부터 발생되는 가진력(加振力)으로 인한 차체진동의 만족 여부와 함께 승객이 느끼게 되는 안락함으로 정의되며, 구체적으로 피칭(pitching:앞뒤 방향의 종적 흔들림), 롤링(rolling:좌우 방향의 횡적 흔들림), 바운싱(bouncing:상하 방향의 흔들림)의 3가지 요소를 승차감과 관련된 주요 진동항목으로 설정 할 수 있다.
우리 조는 3가지의 진동항목 중에서 바운싱(bouncing)만을 고려하여 자동차가 거친 도로를 주행하고 있을 때 차체의 진동을 최소화 하기위해 변위전달률(displacement transmissibility)X/Y를 최소화하는데 초점을 맞추었다. 설계변수는 차체 현가장치(suspension)에 들어가는 스프링 계수와 점성계수 이다.

2. 설계 Data
❖자동차에 일반적으로 사용되는 스프링의 강성계수:
❖자동차에 일반적으로 사용되는 댐퍼의 댐핑계수 :
❖자동차의 질량:
❖자동차의 속도: 100
❖노면의 변화: 진폭(), 파장()
❖기초가진의 진동수
❖고유주파수
❖감쇠비

3. 설계변수
❖스프링의 강성계수:
❖댐퍼의 댐핑계수:

4. 목적함수 공식화
계의 기초가 의 조화운동 변위를 가질 때에 질량 의 변위는 라고 하자. 스프링력은 이 되고 감쇠력은 이다. 이제 뉴턴의 제 2법칙을 적용하여 운동방정식을 표현하면 다음과 같다.

윗 식을 다시 정리하면 다음과 같다.

여기에서 는 질량에 전달되는 힘을 나타낸다.

[그림1 거친도로를 달리는 자동차]

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