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1 | Anti-roll bar optimization | |||||||||||||||||||||||||
2 | ||||||||||||||||||||||||||
3 | Given Inputs | |||||||||||||||||||||||||
4 | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Parameter | Unit | Value | |||||||||||||||||||||||
6 | Sprung Mass | lbs | 4500 | |||||||||||||||||||||||
7 | Sprung CG Height | in | 20 | |||||||||||||||||||||||
8 | Sprung mass Roll moment Arm (h_arm) | in | 19.31 | |||||||||||||||||||||||
9 | Trackwidth | in | 58.66 | |||||||||||||||||||||||
10 | Total Front Roll Stiffness | ft-lb/deg | 1300 | |||||||||||||||||||||||
11 | Total Rear Roll Stiffness | ft-lb/deg | 1100 | |||||||||||||||||||||||
12 | Tire Stiffness | lb/in | 1500 | |||||||||||||||||||||||
13 | ||||||||||||||||||||||||||
14 | Anti Roll Bar Informations | |||||||||||||||||||||||||
15 | Motion Ratio | in/in | 0.5 | |||||||||||||||||||||||
16 | Virtual torque Arm (A) | in | 9.2 | |||||||||||||||||||||||
17 | Center Length (B) | in | 35 | |||||||||||||||||||||||
18 | Physical Torque Arm (C) | in | 11 | |||||||||||||||||||||||
19 | Outer Diameter | mm | 30 | |||||||||||||||||||||||
20 | Inner Diameter | mm | 10 | |||||||||||||||||||||||
21 | ||||||||||||||||||||||||||
22 | Ride Rate - Front | lb/in | 200 | |||||||||||||||||||||||
23 | Ride Rate - Rear | lb/in | 250 | |||||||||||||||||||||||
24 | ||||||||||||||||||||||||||
25 | Problems | |||||||||||||||||||||||||
26 | ||||||||||||||||||||||||||
27 | i | Roll moment (ft-lb/g) | ||||||||||||||||||||||||
28 | ||||||||||||||||||||||||||
29 | 1 in = | 0.083 | ft | |||||||||||||||||||||||
30 | ||||||||||||||||||||||||||
31 | Lateral Component = | Sprung Mass * Sprung mass Roll moment Arm | ||||||||||||||||||||||||
32 | ||||||||||||||||||||||||||
33 | Roll moment - Lateral Component = | 7241.22 | ft-lb/g | |||||||||||||||||||||||
34 | ||||||||||||||||||||||||||
35 | Gravity Component = | Sprung Mass * Sprung mass Roll moment Arm * (π/180) | ||||||||||||||||||||||||
36 | ||||||||||||||||||||||||||
37 | Rol moment - Gravity Component = | 126.38 | ft-lb/g | |||||||||||||||||||||||
38 | ||||||||||||||||||||||||||
39 | Total Roll Moment = | Lateral Component + Gravity Component | ||||||||||||||||||||||||
40 | ||||||||||||||||||||||||||
41 | Total Roll Moment = | 7367.60 | ft-lb/g | |||||||||||||||||||||||
42 | ||||||||||||||||||||||||||
43 | ii | Roll Gradient (deg/g) | ||||||||||||||||||||||||
44 | ||||||||||||||||||||||||||
45 | Roll Gradient = | Lateral Component /((Front Roll Stiffness + Rear Roll Stifness)-Gravity Componetns) | ||||||||||||||||||||||||
46 | ||||||||||||||||||||||||||
47 | Roll Gradient = | 3.18 | deg /g | |||||||||||||||||||||||
48 | ||||||||||||||||||||||||||
49 | iii | Load Transfer due to Roll or Elastic Component (lb/g) | ||||||||||||||||||||||||
50 | ||||||||||||||||||||||||||
51 | Load Transfer due to Elastic Component = | Total Roll moment / Trackwidth | ||||||||||||||||||||||||
52 | ||||||||||||||||||||||||||
53 | Load Transfer due to Elastic Component = | 1507.19 | lb/g | |||||||||||||||||||||||
54 | ||||||||||||||||||||||||||
55 | iv | Front roll stiffness (ft-lb/deg) at wheel center level | ||||||||||||||||||||||||
56 | ||||||||||||||||||||||||||
57 | Front Roll Stiffness at WC = | (Tyre Contribution * Total Front Tyre Stiffness) / (Tyre Contribution - Total Front Tyre Stiffness) | ||||||||||||||||||||||||
58 | ||||||||||||||||||||||||||
59 | Tyre Contribution = | Tire Stiffness *( (Trackwidth2/2)*(π/180)) | ||||||||||||||||||||||||
60 | ||||||||||||||||||||||||||
61 | Tyre Contribution = | 3753.53 | ft-lb/deg | |||||||||||||||||||||||
62 | ||||||||||||||||||||||||||
63 | Front Roll Stiffness at WC = | 1988.80 | ft-lb/deg | |||||||||||||||||||||||
64 | ||||||||||||||||||||||||||
65 | v | Front anti-roll spring rate (lb/in) for one wheel jounce | ||||||||||||||||||||||||
66 | ||||||||||||||||||||||||||
67 | 1 mm = | 0.039 | in | |||||||||||||||||||||||
68 | ||||||||||||||||||||||||||
69 | Anti-Roll Spring Rate (One Wheel Jounce) = | ((500000*(OD4-ID4))/((0.4422*A2*B)+(0.2264*C3)))*MR2 | ||||||||||||||||||||||||
70 | ||||||||||||||||||||||||||
71 | Anti-Roll Spring Rate (One Wheel Jounce) = | 149.102 | lb/in | |||||||||||||||||||||||
72 | ||||||||||||||||||||||||||
73 | vi | Front anti-roll spring rate (lb/in) for roll | ||||||||||||||||||||||||
74 | ||||||||||||||||||||||||||
75 | Front anti-roll spring rate for roll = | 0.5 * Anti-Roll Spring Rate (One Wheel Jounce) | ||||||||||||||||||||||||
76 | ||||||||||||||||||||||||||
77 | Front anti-roll spring rate for roll = | 74.55 | lb/in | |||||||||||||||||||||||
78 | ||||||||||||||||||||||||||
79 | vii | Front anti-roll bar stiffness (ft-lb/deg) | ||||||||||||||||||||||||
80 | ||||||||||||||||||||||||||
81 | Front anti-roll bar stiffness = | (Front Anti-roll spring rate for roll * Trackwidth2)/(180/π) | ||||||||||||||||||||||||
82 | ||||||||||||||||||||||||||
83 | Front anti-roll bar stiffness = | 373.10 | ft-lb/deg | |||||||||||||||||||||||
84 | ||||||||||||||||||||||||||
85 | viii | Auxiliary roll stiffness (%) | ||||||||||||||||||||||||
86 | ||||||||||||||||||||||||||
87 | Auxiliary roll stiffness (%) = | (Front Roll bar Contribution / Total Front Roll Stiffness at WC) *100 | ||||||||||||||||||||||||
88 | ||||||||||||||||||||||||||
89 | Front Roll bar Contribution = | Total Front Roll Stiffness - Wheel rate Contribution | ||||||||||||||||||||||||
90 | ||||||||||||||||||||||||||
91 | Wheel Rate Contribution = | (Wheel Rate * Trackwidth2)/(180/π) | ||||||||||||||||||||||||
92 | ||||||||||||||||||||||||||
93 | Wheel Rate = | (Front Ride rate* Tyre Stiffness)/(Tyre Stiffness - Front ride Rate) | ||||||||||||||||||||||||
94 | ||||||||||||||||||||||||||
95 | Wheel Rate = | 230.77 | lb/in | |||||||||||||||||||||||
96 | ||||||||||||||||||||||||||
97 | Wheel Rate Contribution = | 577.47 | ft-lb/deg | |||||||||||||||||||||||
98 | ||||||||||||||||||||||||||
99 | Front Roll bar Contribution = | 1411.34 | ft-lb/deg | |||||||||||||||||||||||
100 | ||||||||||||||||||||||||||