TTK Links: Home Page | TTK Moodle | ÕIS
TTK/UAS Repository For Digital Teaching and Learning Resources

Jeep Grand Cherokee ZJ pikakäigulise vedrustuse projekteerimine

Jõesaar, Risto (2017) Jeep Grand Cherokee ZJ pikakäigulise vedrustuse projekteerimine. [thesis] [en] Designing a Long Arm Lift Kit for Jeep Grand Cherokee ZJ.

[img] PDF - Published Version
Restricted to Registered users only

Download (3MB)
[img] Archive (ZIP) - Supplemental Material
Restricted to Registered users only

Download (1MB)
[img] Other (lihtlitsents - bdoc) - Other
Restricted to Registered users only

Download (533kB)
[img] Other (retsensioon - bdoc) - Published Version
Restricted to repository personnel only

Download (32kB)

Abstract

Lõputöö teemaks on „Jeep Grand Cherokee ZJ pikakäigulise vedrustuse projekteerimine“. Töö eesmärk oli projekteerida pikakäiguline vedrustus konkreetsele auto mudelile, mis sobib maastikul sõitmiseks ning oleks vastupidav saadud koormustele. Põhilisteks parameetriteks, mida vedrustuse geomeetria välja töötamisel jälgiti olid parasiitroolimine, pikinookumise vastane geomeetria, sillakäik ning ka kõik teised parameetrid, mis sõiduki käitumist maastikul mõjutavad. Tagasilda projekteeris lõputöö autor nelja hoovaga vedrustuse, mis õigustas ennast. Antud juhul oli võimalik parasiitroolimist tekitava sillatalaga paralleelsest vardast loobumist. Sellega kaotati vedrustuse vertikaalliikumisel silla külgsuunaline liikumine. Antud vedrustus võimaldas teha sõiduki maastikuvõimelisemaks ning seejuures jäi ehituslikult lihtsaks. Esisilla puhul seadis piirid originaal roolisüsteemi kasutamine, mis maastikul sõites sillakäigu piirasendite korral lukku läheb, see ei võimaldanud ka pikakägulise vedrustuse välja töötamist. Sellest lähtuvalt oli vaja välja töödata ehituselt lihtne ja odav lahendus. Esisilla vedrustuseks võeti kasutusele kolme hoova ja Panhard vardaga vedrustus, mis võimaldab suurt sillakäiku ning rahuldavat vedrustuse geomeetriat. Esisillas saavutati vähene parasiitroolimise muutus kogu sillakäigu ulatuses ning takistuste ületamisel kaasa aitav vedrustuse geomeetria, kuid ilmnes probleem liialt suure külgkaldumistsentri kõrguse muutusega silla vertikaalliikumisel, milleks saadi 127 mm. Samuti on vedrustuse maksimaalsel lahtiliikumisel 200 mm juures silla külgsuunaline liikumine 52,1 mm. Väljatoodud probleemidele on vaja projekti edasi arenedes tähelepanu pöörata. Vedrustuse ja rooligeomeetria töötati välja programmis SusProg3D koostöös programmiga Catia V521, millega disainiti vajalikud kinnitused ja analüüsiti komponentide tugevust. Tugevusarvutustest selgus, et vedrustuse kinnituste jaoks sobiv materjal on 3 mm 355 teras. Lisaks võeti ka olukord, kus esisilla Panhardi varda kinnitustele mõjub sõiduki külgsuunas 80% kogumass 5 kordse raskuskiirendusega, mille puhul algsed kinnitused oleksid purunenud. Seejärel tugevdati kinnituseid ning sooritati sama koormusolukord, mille tulemusena võib väita, et Panhardi varda kinnitused peavad vastu. Õõtshoovad projekteeriti piisava varuteguriga, et olla kindel nende vastupidavuses ekstreemsetes olukordades. Vedrustuse liigenditeks valiti M18x1,5 kuulliigendid, mis tagavad hea liikuvuse ja annavad piisava tugevusvaru. Üldiselt võib lõputöö tulemusega rahule jääda, kuid suurimaks probleemiks võib pidada väheseid praktilisi kogemusi leidmaks maastiku sõiduks sobivaid koormusolukordi, mida võimalik teoreetiliselt läbi viia, et saada piisavalt täpne vastavus reaalse olukorraga. Tänu kogutud informatsioonile ja algandmetele tuginedes oleks võimalik sõiduki vedrustust edasi arendada ning jõuda ka valmistooteni. Seda lihtsutab ka olemasolevad sõiduki vedrustust hõlmavad kinemaatika ja 3D mudelid.

Abstract [en]

The primary goal of this thesis was to design long arm suspension kit for Jeep Grand Cherokee ZJ model. The suspension must be suitable and competitive for off-road racing. The main parameters that were monitored in the design of the suspension geometry were bumpsteer, anti-geometry, suspension travel and also other parameters that affect handling on off-road. The designing began with analyzing of the original front and rear geometry of the car in suspension software SusProg3D to understand the main problems with the current suspension. For the rear axle the four link suspension was chosen. In that case, it was neccesary to remove the Panhard rod that caused many problems on rear. Therefore, it was possible to reduce bumpsteering to the smallest possible degree when the body moves up and down. The designed rear suspension provided good off-road capabilitiy and was with simple design. For the front suspension type the three link and Panhard rod suspension was used. Main problem with the original front suspension was the steering system, that kept locking in maximal suspension travel. Thereby, the steering needed to be redesigned, in order to achieve better suspension geometry and longer wheel travel. Suspension was designed with 150 bump travel and 200 droop travel and with total of 16° body roll. The higher wheel travel significantly improves the capasity to drive on terrain. The designed kinematics allows better handling and performance on off-raod racing. These qualities were achieved with minimazing bumpsteer, increasing wheel travel, optimizing anti geometry to help overcome obstacles, also positioning intant center and roll center for improved handling and better grip on rough terrain. The thesis author chose various load situations that may occur on off-road to test the suspension resistance. Namely longitudinal forces on acceleration and braking, also side impact. As a result, the greatest longtudinal force sized 38 831 N occured on braking to front upper arm. Maximum stress for the front upper arm mounting was 338 Mpa, which is suitable for using in the off-road. For the side impact situation 80% of vechicle mass was used with five times the acceleration of gravity for front Panhard rod mountings. Mountings didn’t manage the stress of side impact situation. So mountings needed to be redesigned. Reinforced Panhard rod mountings were controlled with the same situation. Reinforcing brought stresses down from 2410,7 Mpa to 302 Mpa in the axle mounting and in the frame mounting from 2756,4 to 319 Mpa. Taking to account materials yield limit 355 Mpa, redesigned mountings managed the side impact and are suitable for off-roading. The suspension control arms were designed with sufficiant durability to make sure they last in extreme conditions. For the control arm joints were selected new rod end ball joints instead of rubber bushings, which provide better movement and resistance for longitudinal forces. Calculated cost for the long arm kit would be 1399,72 euros, which costs a third less than other similar aftermarket long arm kits for the subject car of the thesis.

Item Type: thesis
Advisor: Sten Soomlais
Subjects: Transport > Automotive engineering > Car construction > Body and chassis
Divisions: Institute of Engineering > Automotive Engineering
Depositing User: Risto Jõesaar
Date Deposited: 07 Jun 2017 06:12
Last Modified: 07 Jun 2017 06:12
URI: http://eprints.tktk.ee/id/eprint/2709

Actions (login required)

View Item View Item