Trotz des zunehmenden Einsatzes mechatronischer Komponenten in Fahrzeug und Fahrwerk steht für die Auslegung des Fahrverhaltens zuerst die Abstimmung des konventionellen Fahrwerks im Vordergrund. Die Synthese des Spannungsfelds zwischen Fahrkomfort und Fahrsicherheit ist dabei stets fahrzeugindividuell an die Zielposition und die definierten Randbedingungen des Pkw anzupassen. Die steigende Variantenvielfalt sowie der sich dadurch verschärfende Kosten- und Zeitdruck führen dabei zu einem stetig größer werdenden Anteil der virtuellen Produktentwicklung. Die Entwicklung neuer Radaufhängungen trennt dabei zum einen die Konstruktion der Achse von der Berechnung der Eigenschaften, sowie zum anderen die Achsauslegung von der Betrachtung des Fahrverhaltens. Die Integration dieser Prozesse zur modellbasierten Fahrwerkauslegung und -Optimierung ist Bestandteil dieser Arbeit. Die effiziente Auslegung des Fahrwerks wird so bereits in der frühen Entwicklungsphase möglich. Die Redundanz der konstruktiven Auslegung, Berechnung und Fahrversuch wird somit verringert, ohne jedoch die subjektive Abstimmung durch Experten ersetzen zu wollen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Generierung einer Fahrwerk- Entwicklungsumgebung, die unter Berücksichtigung der verfügbaren Informationen im Produktentstehungsprozess und der Realisierbarkeit vor dem Hintergrund von Rechenzeit und Algorithmik eine schnelle, transparente und automatische Auslegung der Radaufhängung vornimmt. Ausgehend von der Literaturrecherche erfolgt die Betrachtung der Zielwerte und Randbedingungen sowie die Definition von Anforderungen für die Prozessentwicklung. Maßgeblich ist dabei die Analyse der Einflüsse des Fahrwerks auf Achs- sowie auf Fahrzeugebene. Die Ableitung der Anforderungen an die Qualität der Simulation, sowie die Berücksichtigung der konstruktiven Aspekte, leiten den Einsatz der gewählten Mehrkörpermodellierung des Fahrwerks und Fahrzeugs her. Die gewählte Modellumgebung in der Software Dymola bietet dabei Vorteile aufgrund des Verfahrens zur Gleichungslösung sowie der Implementierbarkeit von Schnittstellen zu anderen Programmierumgebungen. Zusätzlich stellt die Nutzung von Komponenten- und Modellbibliotheken wesentliche Vorteile sowohl bezüglich der Modularität, und somit der Effizienz der Modellbildung, als auch hinsichtlich der Erweiterbarkeit fehlender Elemente bereit. Die modellbasierte Fahrwerkauslegung nutzt die Parametrierung des Mehrkörpermodells zur iterativen und adaptiven Annäherung des Modell- an das Zielverhalten. Die Diskussion verschiedener Optimierungsalgorithmen resultiert dabei in der Selektion eines evolutionären Ansatzes, der insbesondere durch die Unstetigkeit der Zielfunktion erforderlich wird. Die Anzahl der Individuen, Subpopulationen sowie der erforderlichen evolutionären Generationen werden dynamisch angepasst, um vor dem Hintergrund der Erreichung des globalen Optimums trotzdem rechenzeitoptimal zu agieren. Auf Fahrwerkebene werden die Ziele der Auslegung als charakteristische Radstellungsänderungen bei verschiedenen Belastungsarten beschrieben. Der Prozess ist dabei wesentlich von der Güte der Modellbildung abhängig, sodass eine gewisse Systemkenntnis notwendig ist. Bei ausreichend genauer Parametrierung ist eine konstruktive Auslegung der Geometrien mit Abweichungen von unter 1% in der Verifizierung zu verzeichnen. Die mathematische Beschreibung der Zielfunktion ermöglicht zudem die Wichtung der Auslegungsgrößen, sodass eine einfache Anpassung und Variantenbewertung realisierbar ist. Die Ergänzung der Sensitivitätsanalyse lässt zusätzlich Rückschlüsse auf die erforderliche Auslegungsgenauigkeit und mögliche Bauteiltoleranzen zu.


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    Titel :

    Modellbasierte Fahrwerkauslegung und -optimierung


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2012


    Format / Umfang :

    158 Seiten, Bilder, Tabellen, 141 Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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