Ин таҳқиқот озмоиши воқеӣ, моделсозии динамикии бисёрҷисмии чандир, таҳлили динамикии элементҳои ниҳоӣ ва оптимизатсияи геометриро дар як ҷараёни ягонаи муҳандисӣ муттаҳид мекунад, то устувории меҳвари қафои вобастаи як автомобили сабукрав арзёбӣ ва геометрияи шпиндели чарх, ки аз нигоҳи бехатарӣ муҳим аст, беҳтар карда шавад.

Муҳаққиқон аввал стенди махсуси озмоиши устувории таваққуфро таҳия карданд, ки метавонад меҳвари қафоро ба борҳои амудии такрорӣ монанд ба шароити воқеии кор дучор кунад. Ҳаракати тақрибан даврӣ, ки тавассути механизми кривошип–шатун–rocker ҳосил мешавад, дар меҳвари қафо ва штангаи стабилизатор рафтори хамшавӣ ва тобхӯриро ба вуҷуд меорад.

Рафтори динамикии стенд дар MSC ADAMS 2023 моделсозӣ шудааст. Меҳвари қафо ва штангаи стабилизатор комилан сахт қабул нашудаанд; онҳо ҳамчун ҷисмҳои чандир муайян шудаанд. Дар симулятсия басомади корӣ тақрибан 2,47 Hz аст ва реаксияи амудии бартаридошта дар пайвасти шпиндели чарх тақрибан ба сатҳи ±800–1000 N мерасад. Аз ин натиҷаҳо бори тақрибан дараҷаи 1 kN ҳамчун бори эквивалентии тарҳрезӣ барои ифодаи шароити стенд дар таҳлили минбаъдаи элементҳои ниҳоии меҳвари қафо истифода шудааст.

Модели рақамӣ бо таҷрибаи воқеӣ тасдиқ шудааст. Дар нӯҳ минтақаи гуногуни меҳвари қафо strain gauge насб шуда, деформатсияҳое, ки ҳангоми давраҳои борбардорӣ ба вуҷуд меоянд, чен ва ба шиддатҳои механикӣ табдил дода шудаанд. Дар яке аз каналҳои намоёни шиддати таҷрибавӣ дар қисми миёна тақрибан 50,74 MPa шиддати қулла чен шудааст, дар ҳоле ки пешгӯии FE барои ҳамон минтақа 54,78 MPa буд; фарқи нисбии ҳисобшудаи манбаъ байни ин ду қимат %7,4 аст.

Вақте модели ANSYS Explicit Dynamics майдони шиддатро дар тамоми меҳвари қафо нишон дод, муайян шуд, ки минтақаи аз ҳама критикӣ на тири миёна, балки гузариши геометрӣ дар тарафи рост аст, ки дар он лавҳаи паҳлӯии хамшуда ба бозуи паҳлӯӣ ва кронштейни spindle мепайвандад. Дар ин ҷо шиддати максималии эквивалентии von Mises тақрибан 104 MPa аст.

Бо такя ба ин модели тасдиқшуда, шпиндели чарх, ки аз нигоҳи бехатарӣ критикӣ аст, алоҳида параметрӣ карда шуд. Бо истифода аз панҷ параметри геометрӣ Design of Experiments, response surface ва оптимизатсияи MOGA татбиқ гардид. Барои Candidate Point 1-и интихобшуда, натиҷаи response-surface шиддати максималии эквивалентиро 184,92 MPa ва массаи spindle-ро 0,5887 kg гузориш дод. Дар санҷиши ниҳоии статикӣ максимуми глобалӣ тақрибан 220 MPa дар канори як сӯрохии болт дар фланси васлкунӣ мушоҳида шуд, дар ҳоле ки дар радиуси гузариши flange–spindle, ки барои бехатарӣ асосӣ ҳисоб шудааст, шиддатҳо тақрибан дар сатҳи 180–185 MPa боқӣ монданд.

Аз нигоҳи Туркия: Тадқиқот дар Руминия бо меҳвари қафои муайяни як автомобили сабукрав ва стенди махсуси лабораторӣ анҷом дода шудааст. Аз ин рӯ, 104 MPa, 1 kN, 180–185 MPa ё параметрҳои оптимизатсияи гузоришшуда наметавонанд бевосита ҳамчун қиматҳои тарҳрезӣ ба ҳар меҳвари автомобил дар Туркия интиқол дода шаванд. Аммо пайвастани озмоиши воқеии компонент, тасдиқи strain-gauge, моделсозии бисёрҷисмӣ ва оптимизатсияи FE дар як занҷири ягонаи рушд намунаи пурқуввати методест, ки метавонад дар саноати қисмҳои автомобилӣ, таваққуф ва рушди ҷузъҳои шассии Туркия истифода шавад. Дар татбиқи воқеӣ геометрияи меҳвар, мавод, ҷузъиёти кафшер, хусусиятҳои втулкаҳо, спектри бори роҳ, борҳои тормозгирӣ ва гардиш, инчунин умри хастагӣ бояд алоҳида тасдиқ шаванд.

Мушкилоти асосии таҳқиқот чист?

Меҳвари қафои автомобили сабукрав на танҳо вазни статикии автомобилро мебардорад, балки зери борҳои динамикии пайваста тағйирёбанда, ки аз ноҳамвориҳои сатҳи роҳ ба вуҷуд меоянд, кор мекунад. Хусусан дар сохторҳои варақаи кафшершуда, гузаришҳои геометрӣ, пайвастҳои бозу–тир ва минтақаҳое чун шпиндели чарх, ки роҳи бор дар онҳо якбора тағйир меёбад, метавонанд аз нигоҳи хастагӣ критикӣ бошанд.

Таҳлили чунин компонентҳо танҳо дар модели статикии FE бо қувваи тахминӣ метавонад втулкаҳо, пружинаҳо, штангаи стабилизатор ва сахтии стенди озмоишии системаи воқеиро ба қадри кофӣ ифода накунад.

Аз ин рӯ, равиши асосии таҳқиқот чунин саволро мегузорад: Агар ҳаракатҳо ва қувваҳое, ки дар стенди воқеии устуворӣ ба вуҷуд меоянд, аввал динамикӣ моделсозӣ шуда, сипас ба модели FE-и бо ченкуниҳои воқеии strain-gauge тасдиқшуда интиқол дода шаванд, оё минтақаҳои воқеан критикии меҳвари қафо ва геометрияи spindle-и барои бехатарӣ муҳимро бо эътимоди бештар оптимизатсия кардан мумкин аст?

Стенди озмоишӣ чӣ гуна кор мекунад?

Расми 1-и таҳқиқоти манбаъ ҳам схемаи кинематикии механизм ва ҳам модели воқеии CAD-и стендро, ки бо SolidWorks 2024 сохта шудааст, нишон медиҳад.

Ҳаракати гардишии муҳаррики электрикӣ тавассути кривошип, шатунчаи танзимшаванда ва бозуи rocker ба ҳаракати даврии амудӣ табдил дода мешавад, ки ба минтақаҳои шпиндели чархи меҳвари қафо интиқол меёбад.

Дар стенд:

• пайвастҳои trailing arm-и меҳвари қафо ба такягоҳҳои сахте пайваст мешаванд, ки пайвастҳои кузовро ифода мекунанд,
• пружинаҳои винтӣ байни нишастгоҳҳои воқеии пружинаи меҳвар ва такягоҳҳои болоии стенд кор мекунанд,
• штангаи стабилизатор дар ҳолати кории худ ҷойгир аст,
• тавассути rocker ва бозуҳои пайвасткунанда ба меҳвар ҳаракати амудии такрорӣ дода мешавад.

Ҳадаф ин аст, ки бо тағйир додани рафти механизм, дарозии шатун ва эксцентриситети кривошип сатҳҳои гуногуни бор ба вуҷуд оварда шаванд.

Оё стенд тамоми роҳи воқеиро ифода мекунад?

Не. Дар ин таҳқиқот таҷҳизоти озмоишӣ асосан борбардории даврии амудиро бозсозӣ мекунад.

Муҳаққиқон ошкоро қайд мекунанд, ки ҷузъҳои назарраси бори тулонӣ ва паҳлӯӣ, ки ҳангоми тормозгирӣ ва гардиш ба вуҷуд меоянд, дар маъракаи кунунии таҷрибавӣ ҳосил нашудаанд.

Сатҳи интихобшудаи бор ҳолати ҷиддии хамшавии амудӣ дар сатҳи вайрон ё ноҳамвори роҳро ифода мекунад; он ҳамчун зарбаи мутлақан бадтарини чарх муайян нашудааст.

Чаро модели MSC ADAMS лозим буд?

Барои муайян кардани он ки ҳаракати кинематикии стенди воқеӣ кадом қувваро ба вуҷуд меорад, танҳо аз геометрия мустақиман натиҷагирӣ кардан кофӣ нест. Сахтии пружинаҳо, меҳвар, штангаи стабилизатор ва унсурҳои пайвасткунанда қувваҳои реаксиявии дар система ба вуҷудомадаро тағйир медиҳанд.

Аз ин рӯ, модели SolidWorks дар формати Parasolid ба муҳити MSC ADAMS/View интиқол дода шуд.

Чорчӯбаи асосии стенд ҳамчун ҷисми сахт, меҳвари қафо ва штангаи стабилизатор ҳамчун ҷисмҳои чандир моделсозӣ шуданд.

Чаро меҳвари қафо ва стабилизатор ҳамчун ҷисми чандир баррасӣ шуданд?

Агар меҳвар комилан сахт қабул шавад, ҳаракати кинематикӣ ба даст меояд, аммо хамшавӣ, тобхӯрии ҷузъ ва таъсири ин деформатсияҳо ба реаксияҳои пайвасткунанда аз байн меравад.

Дар таҳқиқоти манбаъ модели FE-и маҷмӯаи меҳвари қафо–стабилизатор сохта шуда, баъдан тавассути коҳиши модалӣ ба формати Modal Neutral File (MNF) табдил дода ва дар ADAMS/Flex ҳамчун ҷисми чандир истифода шудааст.

Бо ин роҳ симулятсия тавонист:

• ҳаракатҳои глобалии ҷисми сахт,
• деформатсияи эластикии маҳаллӣ,
• ҳаракатҳои тобхӯрӣ,
• қувваҳои реаксияи пайвастҳоро

дар як модели динамикӣ арзёбӣ кунад.

Пайвандҳои кинематикӣ чӣ гуна муайян шуданд?

Басомади кори динамикӣ чанд аст?

Дар таҳқиқоти манбаъ барои натиҷаҳои озмоиш ва симулятсияи асосии динамикӣ суръати кунҷии кривошип:

\[ \omega=15.5\ \mathrm{rad/s} \]

дода шудааст.

Ин қимат тақрибан ба:

\[ f\approx2.47\ \mathrm{Hz} \]

басомади барангезиш мувофиқат мекунад.

Пас аз режими кӯтоҳи гузариши ибтидоии симулятсия, ҷавобҳои қувва, ҷойивазкунӣ ва деформатсия ба рафтори мунтазами даврӣ мерасанд.

Қувваҳои реаксиявии пайвастҳо чиро нишон доданд?

Дар натиҷаҳои ADAMS дар пайвастҳои тарафи шпиндели чарх ҷузъи амудии қувваи \(F_Z\) ба таври равшан бартарӣ дорад.

Дар манбаъ гузориш мешавад, ки ин ҷузъ тақрибан ба:

\[ \pm800\text{–}\pm1000\ \mathrm{N} \]

диапазони қулла расидааст, дар ҳоле ки ҷузъҳои \(F_X\) ва \(F_Y\) тақрибан зери ±60–70 N боқӣ мондаанд.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки стенд мувофиқи ҳадаф асосан борбардории хамшавии амудӣ ба вуҷуд оварда ва қувваҳои калони номатлуби паҳлӯӣ/тулонӣ эҷод накардааст.

Тақрибан 1 kN чиро ифода мекунад?

Қимати тақрибан 1 kN дар таҳқиқот бори мутлақи максималии чарх дар истифодаи воқеии автомобил нест.

Ин қимат реаксияи динамикии эквивалентӣ мебошад, ки сахтии меҳвари қафо ва таваққуф дар зери ҷойивазкунии муайяни стенди озмоишӣ ба вуҷуд овардааст.

Муҳаққиқон баъдан ин қиматро барои муайян кардани бори эквивалентии тарҳрезӣ дар таҳлили Explicit Dynamics-и меҳвари қафо истифода кардаанд.

Ҳаракати штангаи стабилизатор

Модели ADAMS/Flex метавонад ҳам ҳаракати умумии штангаи стабилизатор ва ҳам танҳо деформатсияи эластикии онро алоҳида пешниҳод кунад.

Дар Расми 5-и манбаъ тағйироти умумии мавқеъ, дар Расми 6 интиқоли эластикӣ ва дар Расми 7 деформатсияҳои кунҷии эластикӣ нишон дода шудаанд.

Гузориш шудааст, ки интиқолҳои эластикӣ махсусан дар самтҳои Y ва Z тақрибан дар тартиби миллиметр буда, деформатсияи самти X хеле хурд боқӣ мондааст.

Дар натиҷаҳои гардиш, бузургтарин гардиши эластикӣ дар атрофи меҳвари тулонии X-и штанга рух медиҳад, ки ин нишон медиҳад стабилизатор ҳангоми барангезиши стенд ба тобхӯрии назаррас дучор мешавад.

Тасдиқи таҷрибавӣ чӣ гуна анҷом дода шуд?

Дар меҳвари қафо ҳамагӣ нӯҳ нуқтаи ченкунии деформатсия истифода шуд.

Дар минтақаи миёна розеткаи сеэлементии strain-gauge ҷойгир аст:

• Sigma 1: −90°
• Sigma 2: −135°
• Sigma 3: −45°

Илова бар ин, дар минтақаҳои чапу рости сари меҳвар чор strain gauge-и якгона ва дар trailing arm-и чапу рост ду strain gauge истифода шудааст.

Кадом таҷҳизоти ченкунӣ истифода шуд?

Дар занҷири таҷрибавии таҳқиқот системаҳои HBM MGCplus ва CANHEAD, strain gauge-ҳои HBM LY6-10/350, трансдюсерҳои қувваи S9M-50 kN ва U2B-50 kN ва нармафзори коркарди маълумоти Catman 5.6.4 истифода шуданд.

Муқовимати номиналии strain gauge-ҳои LY6-10/350 350 Ω ва gauge factor ҳамчун \(k=2\) дода шудааст.

Барои мавод:

\[ E=210\ \mathrm{GPa} \] \[ \nu=0.3 \]

қабул шудааст.

Ченкунии каналҳои strain-gauge-и яксамта:

\[ \sigma(t)=E\,\varepsilon(t) \]

бо ин робита ба шиддат табдил дода шудааст.

Оё таҷриба такроршаванда буд?

Дар режими устувор давраҳои сеюм, чорум ва панҷуми борбардорӣ алоҳида арзёбӣ шуданд.

Барои ҳар канал миёна, RMS, максимум, минимум ва амплитудаи peak-to-peak ҳисоб карда шуд. Хеле хурд будани инҳирофи стандартӣ байни се давра нишон медиҳад, ки стенди озмоишӣ давраи борро бо такроршавандагии баланд ҳосил кардааст.

Шиддатҳои асосии ченшуда дар таҷриба

Расидани канали Sigma 3 дар қисми миёна ба тақрибан 50–51 MPa нишон медиҳад, ки хамшавӣ ва тобхӯрӣ дар ин самти gauge назаррас аст.

Модели ANSYS чӣ гуна сохта шуд?

Модели элементҳои ниҳоӣ дар ANSYS Workbench 19.2 омода карда шуд.

Қисмҳои кафшершудаи сохтори воқеӣ дар модели рақамӣ ҳамчун ҷисмҳои сахти муттасил муттаҳид карда шуда, fillet ва фаскаҳои хурде, ки таъсири онҳо ба сахтии глобалӣ ночиз қабул шудааст, содда карда шудаанд.

Меҳвари қафо:

• torsion beam-и асосӣ,
• trailing arm-ҳо,
• минтақаҳои wheel-spindle,
• кронштейнҳои пайвасти пружина ва стабилизатор

ҳамроҳ бо элементҳои 3B solid моделсозӣ шуданд.

Дар гузаришҳои геометрӣ ва нуқтаҳои strain-gauge, ки градиентҳои баланди шиддат интизор мерафтанд, шабакаи майдатар истифода шуд.

Чаро Explicit Dynamics истифода шуд?

Муҳаққиқон ба ҷои ҳалли меҳвари қафо дар як қадами ягонаи quasi-static, онро дар ANSYS Explicit Dynamics ҳамчун давраи бори воқеии вобаста ба вақт таҳлил карданд.

Аз ин рӯ, харитаи von Mises, ки дар Расми 14-и манбаъ нишон дода шудааст, ҳалли статикӣ нест, балки майдони динамикии шиддат дар як лаҳзаи мушаххаси вақт аст, ки баъд аз анҷоми режими гузариш ба қувваи максималии реаксия мувофиқат мекунад.

Минтақаи аз ҳама критикии меҳвари қафо куҷост?

Дар таҳлили FE шиддати баландтарини эквивалентии von Mises дар тарафи татбиқи барангезиш, дар минтақаи кунҷи пайвасти лавҳаи паҳлӯии хамшуда бо бозуи паҳлӯӣ мушоҳида шуд:

\[ \sigma_{vM,\max}\approx104\ \mathrm{MPa} \]

Ин минтақа ҳамзамон маҳалли омили пасти бехатарии хастагӣ ва таносуби номусоиди шиддат аст.

Дар тири U-шакли қисми миёна шиддати максималӣ тақрибан 54,6 MPa ва дар минтақаҳои ҳамсоя тақрибан 41 MPa ҳисоб шудааст.

Таҷриба ва модели FE то чӣ андоза мувофиқат карданд?

Дар таҳқиқоти манбаъ хатои мутлақ:

\[ \Delta\sigma_{\mathrm{abs},i} = |\sigma_{\mathrm{FE,max},i} - \sigma_{\mathrm{exp,max},i}| \]

ва хатои нисбӣ, ки нисбат ба натиҷаи FE муайян шудааст:

\[ \Delta\sigma_{\mathrm{rel},i} = \frac{\Delta\sigma_{\mathrm{abs},i}} {\sigma_{\mathrm{FE,max},i}} \times100\% \]

бо ин робитаҳо ҳисоб шуданд.

Хусусан фарқ байни қимати таҷрибавии 50,74 MPa ва натиҷаи FE-и 54,78 MPa дар нуқтаи Sigma 3 %7,4 аст. Ин минтақа нишон медиҳад, ки рафтори муҳими борбардорӣ дар қисми миёнаи меҳвари қафо аз ҷониби модели FE бомуваффақият бозсозӣ шудааст.

Аммо хатои ҳамаи нуқтаҳо аз %10 кам нест. Дар Ҷадвали 2-и манбаъ барои Нуқтаи 1 хатои %21,8 ва барои Нуқтаи 4 хатои %16,2 мавҷуд аст. Азбаски шиддати мутлақ дар Нуқтаи 1 хеле хурд аст, арзёбии сифати модел танҳо бо хатои фоизӣ метавонад гумроҳкунанда бошад.

Усул ва натиҷаҳо

Чаро spindle алоҳида оптимизатсия шуд?

Шпиндели чарх ҷузъи аз нигоҳи бехатарӣ критикӣ мебошад, ки wheel hub ва подшипникҳо мустақиман ба он пайваст мешаванд. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки шикастани spindle метавонад боиси аз даст рафтани чарх шавад ва аз ин рӯ оптимизатсияро на ба тамоми меҳвари қафо, балки махсусан ба ҳамин компонент равона кардаанд.

Ҳолати бори оптимизатсия дар ин ҷо набояд бо бори қаблии тақрибан 1 kN-и стенди устуворӣ омехта шавад.

Барои spindle инчунин қувваҳое, ки бори максималии иҷозашудаи wheel-bearing-ро ифода мекунанд, татбиқ шудаанд:

• дар як минтақаи подшипник 2500 N,
• дар минтақаи дигари подшипник 3500 N

.

Кадом тағйирёбандаҳои геометрӣ оптимизатсия шуданд?

Натиҷаҳои response surface чиро нишон доданд?

Муайян шуд, ки бо зиёд шудани дарозии blend-и гузариши геометрӣ P1 ва радиуси fillet P2 шиддати максималии эквивалентӣ кам мешавад.

Диаметри марказии P3 бошад, ба шиддат, деформатсия ва масса таъсири қавитар нишон медиҳад:

• бо зиёд шудани P3 шиддат кам мешавад,
• деформатсияи умумӣ кам мешавад,
• массаи spindle зиёд мешавад.

Аз ин рӯ, тарҳи оптималӣ на танҳо интихоби калонтарин диаметр ё пасттарин масса, балки масъалаи созиш байни бехатарӣ ва масса мебошад.

Оптимизатсияи MOGA

Дар марҳилаи ниҳоии оптимизатсияи response-surface алгоритми Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA) истифода шуд.

Ду ҳадафи асосӣ:

• кам кардани массаи spindle,
• кам кардани шиддати максималии эквивалентии von Mises

муайян карда шуданд.

Алгоритм се ҳалли номзади non-dominated тавлид кард.

Чаро Candidate Point 1 интихоб шуд?

Candidate Point 2 камтарин масса дорад, аммо шиддати максималии эквивалентии он 265,38 MPa буда, аз ду номзади дигар ба таври назаррас баландтар аст.

Candidate Point 1 бошад, бо 184,92 MPa пасттарин шиддати response-surface-ро таъмин мекунад. Массаи он 0,5887 kg аст.

Азбаски шпиндели чарх аз нигоҳи бехатарӣ критикӣ аст, муҳаққиқон коҳиши шиддатро аз ҷаримаи хурди масса муҳимтар дониста, Candidate Point 1-ро интихоб карданд.

Геометрияи spindle-и интихобшуда

Чаро дар тасдиқи ниҳоии FE 220 MPa дида мешавад?

Гарчанде ки дар ҷадвали response-surface барои Candidate Point 1 P7 = 184,92 MPa дода шудааст, дар ҳалли муфассали ниҳоии FE-и Расми 20-и манбаъ шиддати максималии глобалӣ тақрибан 220 MPa аст.

Ин ду рақам як макони физикиро ифода намекунанд.

Максимуми глобалии тақрибан 220 MPa дар канори як сӯрохии болт дар фланси васлкунӣ ба вуҷуд меояд.

Дар минтақаи fillet-и гузариши flange–spindle, ки аз нигоҳи бехатарӣ маркази оптимизатсия буд, шиддатҳо тақрибан:

\[ 180\text{–}185\ \mathrm{MPa} \]

боқӣ мемонанд.

Муҳаққиқон ин натиҷаро нисбат ба геометрияи ибтидоии spindle ҳамчун беҳбудии назаррас дар шиддати гузариши критикӣ арзёбӣ мекунанд.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Меҳвари қафои воқеии физикӣ озмоиш шудааст.
• Стенди махсуси озмоиши устуворӣ таҳия шудааст.
• Дар модели multibody меҳвари қафо ва стабилизатор ҳамчун ҷисми чандир баррасӣ шудаанд.
• Дар нӯҳ нуқта ченкунии воқеии strain-gauge анҷом дода шудааст.
• Натиҷаҳои FE мустақиман бо қиматҳои таҷрибавии шиддат муқоиса шудаанд.
• Модели FE на танҳо нуқтаҳои ченкуниро, балки минтақаҳои критикии тамоми сатҳи меҳварро ошкор кардааст.
• Модели рақамии тасдиқшуда ҳамчун нуқтаи оғози оптимизатсияи spindle истифода шудааст.
• Оптимизатсия масса, шиддат, сахтӣ ва истеҳсолпазириро якҷоя арзёбӣ мекунад.

Натиҷаҳои асосие, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Нишон дода шудааст, ки стенди озмоишӣ дар шароити кори тақрибан 2,47 Hz борбардории даврии такроршаванда ҳосил мекунад.
• Муайян шудааст, ки реаксияҳои ADAMS дар тарафи шпиндели чарх асосан амудӣ ва тақрибан дар сатҳи ±800–1000 N мебошанд.
• Сабтҳои воқеии strain-gauge дар се давраи устувор такроршавандагии баланд нишон доданд.
• Дар як нуқтаи муҳими ченкунӣ дар қисми миёна ба шиддати таҷрибавии 50,74 MPa пешгӯии FE-и 54,78 MPa ба даст омад.
• Муайян шуд, ки минтақаи аз ҳама критикии меҳвари қафо пайвасти лавҳаи паҳлӯӣ–бозуи паҳлӯӣ–spindle буда, ба шиддати максималии von Mises тақрибан 104 MPa мерасад.
• Нишон дода шуд, ки дар геометрияи spindle дарозии гузариш, радиуси fillet ва диаметри марказӣ ба шиддат таъсири назаррас доранд.
• MOGA Candidate Point 1 дар байни се ҳалли non-dominated-и баррасишуда пасттарин шиддати максималии response-surface-ро таъмин кард.
• Шиддатҳои ниҳоии spindle-fillet зери борҳои максималии подшипник тақрибан дар сатҳи 180–185 MPa монданд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот ҳанӯз исбот накардааст

• Умри хастагии меҳвари қафо зери тамоми борҳои воқеии роҳ муайян нашудааст.
• Борҳои якҷояи паҳлӯӣ–тулонӣ аз тормозгирӣ ва гардиш дар стенди озмоишӣ дар таҳқиқоти кунунӣ татбиқ нашудаанд.
• Рафтори мавод хаттии эластикӣ қабул шудааст.
• Геометрияи дарзҳои кафшер ва ҷузъиёти пояи кафшер идеализатсия шудаанд.
• Моделҳои втулка ва пайваст тамоми рафторҳои ғайрихаттии системаи воқеиро дар бар намегиранд.
• Пешгӯии пурраи рақамии умр дар асоси S–N ё ε–N анҷом дода нашудааст.
• Маъракаи таҷрибавӣ танҳо дар як намунаи намояндагии меҳвари қафо анҷом дода шудааст; таъсири омории парокандагии истеҳсол ва мавод чен нашудааст.
• Барои прототипи физикии геометрияи оптимизатсияшудаи spindle озмоиши воқеии хастагӣ пешниҳод нашудааст.
• Таҳлили пурраи модалии таҷрибавӣ ва тасдиқи функсияи ҷавоби басомад қисми таҳқиқоти кунунӣ нест.
• Сарфи назар аз калимаи устуворӣ дар унвон, таҳқиқот таҳлили давраи ҳаёт, изи карбон ё ҳисоби миқдории таъсири экологиро анҷом намедиҳад.

Кори оянда

Муҳаққиқон пешниҳод мекунанд, ки дар марҳилаҳои баъдӣ сенарияҳои бештари бор, моделҳои муфассали кафшер ва пайваст, меъёрҳои мустақими умри хастагӣ ва арзёбиҳои эҳтимолӣ ба оптимизатсия илова карда шаванд.

Ҳамчунин гузаронидани таҷриба бо намунаҳои бештари меҳвари қафо ва тасдиқи рафтори динамикии басомадии модели FE тавассути таҳлили модалии таҷрибавӣ ба нақша гирифта шудааст.

Ёддошти манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Dynamic Finite Element and Experimental Strain Analysis of a Passenger-Car Rear Axle for Durable and Sustainable Suspension Design

Муаллифон: Ionut Daniel Geonea; Ilie Dumitru; Laurentiu Racila; Cristian Copilusi.

Тартиби муаллифон: Тартиби таҳқиқоти манбаъ айнан нигоҳ дошта шудааст.

Муаллифи баробари аввал/саҳми баробар: Дар манбаъ изҳороти муаллифии баробари аввал ё саҳми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Ionut Daniel Geonea.

Муассисаҳо:

1. Department of Applied Mechanics and Civil Engineering, Faculty of Mechanics, University of Craiova, Craiova, Romania.
2. Department of Automotive, Transportation and Industrial Engineering, Faculty of Mechanics, University of Craiova, Craiova, Romania.

Маҷалла: Vehicles.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Сабти библиографӣ: Vehicles 2026, 8, 9.

DOI: 10.3390/vehicles8010009

Санаи пешниҳод: 4 Декабр 2025.

Санаи бознигарӣ: 26 Декабр 2025.

Санаи қабул: 1 Январ 2026.

Санаи нашр: 3 Январ 2026.

Навъи манбаъ ва баррасии ҳамсолон: Мақолаи таҳқиқотии баррасишуда. Таҳқиқот модели динамикии бисёрҷисмиро, ки бо стенди воқеии озмоишӣ ва таҷрибаҳои strain-gauge тасдиқ шудааст, таҳлили explicit dynamic FE ва оптимизатсияи response-surface/MOGA муттаҳид мекунад.

Ҳолати preprint: Дар таҳқиқоти манбаъ маълумоти алоҳида дар бораи версияи preprint оварда нашудааст; дар арзёбии Verianla версияи нашршудаи баррасишуда асос гирифта шудааст.

Пайванди расмии нашр:https://www.mdpi.com/2624-8921/8/1/9

Пайванди DOI:https://doi.org/10.3390/vehicles8010009

Литсензия: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0). Таҳқиқот дастрасии кушода дорад.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Дастрасии маълумот: Гузориш шудааст, ки маълумоти таҳқиқотро бо дархости оқилона аз муаллифи масъул гирифтан мумкин аст.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Маводи иловагӣ: Дар таҳқиқот се видеои дастгиркунанда дар бораи симулятсияи чандири multibody-и меҳвари қафо, озмоиши таҷрибавии стенд ва раванди ҷамъоварии маълумоти таҷрибавӣ нашр шудааст.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия I.D.G. ва I.D.; усул I.D.G. ва I.D.; нармафзор I.D.G.; тасдиқ L.R. ва C.C.; таҳлили формалӣ ва таҳқиқот I.D.G.; захираҳо I.D.; коркарди маълумот C.C.; лоиҳаи аввал I.D.G.; баррасӣ ва таҳрир I.D.G.; визуализатсия L.R.; назорат, идоракунии лоиҳа ва ба даст овардани маблағгузорӣ I.D.

Сатҳи тасдиқи илмӣ: Тақсимоти шиддати модели FE-и меҳвари қафо бо ченкуниҳои воқеии strain-gauge муқоиса шудааст. Геометрияи ниҳоии оптимизатсияи spindle бошад, бо таҳлили элементҳои ниҳоӣ арзёбӣ шудааст, аммо дар прототипи физикии spindle озмоиши нави хастагӣ анҷом дода нашудааст.

Нуқтаҳои муҳими техникӣ ва таҳририи манбаъ

• Дар Бахши 3.1 ҳаракати кривошип бо қонуни мавқеи кунҷии гармоникии \( \phi(t)=\phi_0+\Delta\phi\sin(2\pi ft) \) тавсиф мешавад. Аммо дар Бахшҳои 3.3 ва 3.4 гуфта мешавад, ки барои симулятсия ва таҷриба кривошип бо суръати кунҷии доимии \(15,5\ \mathrm{rad/s}\) мегардад. Ин ду тавсифи ҳаракат аз ҷиҳати математикӣ яксон нестанд.
• Дар таърифҳои кинематикӣ E ва F пайвандҳои сферикӣ байни rocker ва бозуҳои амудӣ, G ва H бошад пайвастҳои силиндрӣ дар тарафи wheel-spindle мебошанд. Азбаски шарҳи Расми 3 пайванди E-ро ҳамчун пайвасти силиндрии тарафи wheel-spindle тавсиф мекунад, дар манбаъ номувофиқии нишона/тавсифи пайванд мавҷуд аст.
• Матни манбаъ мегӯяд, ки хатогиҳои FE–таҷриба одатан тақрибан аз %10–15 камтаранд. Аммо дар Ҷадвали 2 барои Нуқтаи 1 %21,8 ва барои Нуқтаи 4 %16,2 вуҷуд дорад. Азбаски шиддати мутлақи Нуқтаи 1 хеле хурд аст, фарқи хурди мутлақ фоизи нисбии баланд ба вуҷуд меорад.
• Натиҷаи шиддати критикии 104 MPa-и меҳвари қафо бо бори эквивалентии стенди устуворӣ дар дараҷаи тақрибан 1 kN ба даст омадааст. Натиҷаҳои 180–185 MPa дар оптимизатсияи spindle бошад, дар як сенарияи алоҳида ва вазнинтари максималии wheel-bearing бо истифода аз қувваҳои 2500 N ва 3500 N ба даст омадаанд. Ин ду натиҷаи шиддат як ҳолати бор нестанд.
• Дар ҷадвали оптимизатсияи response-surface барои Candidate Point 1 шиддати максималии эквивалентӣ 184,92 MPa аст. Дар ҳалли муфассали ниҳоии FE максимуми глобалӣ тақрибан 220 MPa дар канори сӯрохии болти фланс дида мешавад, дар ҳоле ки минтақаи flange–spindle fillet, ки оптимизатсия ба он тамаркуз кардааст, тақрибан дар 180–185 MPa мемонад.
• Дар манбаъ бо истифода аз робитаи номиналии S–N харитаи омили бехатарии хастагӣ сохта шудааст; аммо муаллифон дар бахши муҳокима ошкоро қайд мекунанд, ки пешгӯии пурраи умри хастагӣ ҳанӯз иҷро нашудааст. Аз ин рӯ, таҳқиқот натиҷаи мушаххаси километр ё умри давриро намедиҳад.

Ёддошти мундариҷаи илмӣ: Қиматҳои озмоиш, маълумоти дастгоҳҳо, параметрҳои ADAMS, натиҷаҳои strain-gauge, шиддатҳои FE, таносубҳои хато, параметрҳои геометрии spindle ва натиҷаҳои оптимизатсия дар ин мақолаи Verianla танҳо ба таҳқиқоти манбаъи баррасишуда асос ёфтаанд. Манбаъҳои беруна на барои илова кардани бозёфти илмӣ, балки танҳо барои тасдиқи ҳувияти библиографӣ ва вазъи нашр истифода шудаанд.

Ёддошти Verianla Live: Ҷузъи раванд аз занҷири тасдиқи таҷрибавӣ–рақамии Бахшҳои 2–6-и таҳқиқоти манбаъ сохта шудааст. Қиматҳои 184,92, 265,38 ва 187,72 MPa дар муқоисаи Candidate Point айнан аз Ҷадвали 4-и манбаъ гирифта шудаанд. Маълумоти таҷрибавӣ, интерполятсия ё натиҷаи оптимизатсияе, ки дар манбаъ нест, истеҳсол нашудааст.