Suspension Geometry and Computation – John C. Dixon – 1st Edition

Suspension Geometry and Computation

Por:

  • ISBN-13: 9780470510216
  • Edición: 1ra Edición
  • Subtema: Ingeniería Automotriz
  • Archivo: eBook
  • Idioma: eBook en Inglés

Descripción

La obra parte del entendimiento de que la suspensión de un vehículo no es únicamente la elección de resortes y amortiguadores, sino un sistema geométrico complejo que determina la trayectoria de la rueda, la variación de ángulos durante el movimiento (como camber, caster, kingpin, scrub, etc.), el giro, el vuelo de rueda, el efecto sobre la dirección y por tanto la seguridad y el comportamiento dinámico. John Dixon dedica los primeros capítulos a la historia y evolución de los sistemas de suspensión y dirección, para situar al lector en el contexto de su desarrollo técnico y destacar que cada diseño geométrico responde a unas decisiones concretas de manejo, comodidad, coste y manufactura.

A continuación, el libro explora la geometría de la carretera (superficie, curvatura, peraltes, ondulación) para demostrar que la suspensión debe responder no solo a la dinámica del vehículo sino también al terreno real. Esto es clave para alguien que está en formación: permite enlazar teoría (geometría, cinemática) con aplicación real (cómo la suspensión debe adaptarse al pavimento, al rebote, al balanceo, etc.). Luego se abordan los perfiles de la carretera, la ondulación y su modelado (rampas, baches, caminos sinusoidales, análisis en frecuencia) lo que ayuda a entender la base sobre la que actúa la suspensión. La parte central se focaliza en la geometría de la suspensión propiamente dicha: la trayectoria de la rueda, los ángulos de caída (camber), el efecto de giro (steer), las fuerzas generadas, el efecto de balanceo y cabeceo, el «bump steer», el «roll steer», los centros de rodadura, los efectos de compliance (flexibilidad de los puntos de soporte) y mucho más. Para cada uno de estos fenómenos el autor no solamente describe el fenómeno, sino que proporciona fórmulas, coeficientes, análisis lineales y no lineales, y ejemplifica con diagramas, tablas y datos reales.

Esto lo convierte en una obra técnica avanzada —no para principiantes absolutos— pero perfectamente accesible para estudiantes universitarios de nivel medio o avanzado. Finalmente, el libro dedica una sección significativa al cálculo computacional de la geometría de suspensión: análisis tridimensional, métodos numéricos, iteración, sensibilidad al mallado, precisión de los cálculos, programación de rutinas específicas, algoritmos de convergencia, y ejemplos prácticos de aplicación en diseño de suspensión moderna, incluyendo ejemplos de suspensión de doble brazo, brazos simples, ejes rígidos, entre otros. Para el lector joven y motivado, esto ofrece una ventaja absoluta: pasar de saber los conceptos geométricos a implementarlos en código o hojas de cálculo y analizar resultados. En resumen, „Suspension Geometry and Computation” es una obra de referencia para quienes desean dominar la parte geométrica del diseño de suspensión, con una mezcla equilibrada entre teoría, cálculo analítico, simulación y aplicación práctica. Es especialmente útil para estudiantes de ingeniería automotriz, dinámica de vehículos, diseño de chasis, que buscan una base sólida y detallada para el análisis o la investigación en suspensión.

Preface

  1. Introduction and History
    1. Introduction
    2. Early Steering History
    3. Leaf-Spring Axles
    4. Transverse Leaf Springs
    5. Early Independent Fronts
    6. Independent Front Suspension
    7. Driven Rigid Axles
    8. De Dion Rigid Axles
    9. Undriven Rigid Axles
    10. Independent Rear Driven
    11. Independent Rear Undriven
    12. Trailing-Twist Axles
    13. Some Unusual Suspensions
  2. Road Geometry
    1. Introduction
    2. The Road
    3. Road Curvatures
    4. Pitch Gradient and Curvature
    5. Road Bank Angle
    6. Combined Gradient and Banking
    7. Path Analysis
    8. Particle-Vehicle Analysis
    9. Two-Axle Vehicle Analysis
    10. Road Cross-Sectional Shape
    11. Road Torsion
    12. Logger Data Analysis
  3. Road Profiles
    1. Introduction
    2. Isolated Ramps
    3. Isolated Bumps
    4. Sinusoidal Single Paths
    5. Sinusoidal Roads
    6. Fixed Waveform
    7. Fourier Analysis
    8. Road Wavelengths
    9. Stochastic Roads
  4. Ride Geometry
    1. Introduction
    2. Wheel and Tyre Geometry
    3. Suspension Bump
    4. Ride Positions
    5. Pitch
    6. Roll
    7. Ride Height
    8. Time-Domain Ride Analysis
    9. Frequency-Domain Ride Analysis
    10. Workspace
  5. Vehicle Steering
    1. Introduction
    2. Turning Geometry – Single Track
    3. Ackermann Factor
    4. Turning Geometry – Large Vehicles
    5. Steering Ratio
    6. Steering Systems
    7. Wheel Spin Axis
    8. Wheel Bottom Point
    9. Wheel Steering Axis
    10. Caster Angle
    11. Camber Angle
    12. Kingpin Angle Analysis
    13. Kingpin Axis Steered
    14. Steer Jacking
  6. Bump and Roll Steer
    1. Introduction
    2. Wheel Bump Steer
    3. Axle Steer Angles
    4. Roll Steer and Understeer
    5. Axle Linear Bump and Roll Steer
    6. Axle Non-Linear Bump and Roll Steer
    7. Axle Double-Bump Steer
    8. Vehicle Roll Steer
    9. Vehicle Heave Steer
    10. Vehicle Pitch Steer
    11. Static Toe-In and Toe-Out
    12. Rigid Axles with Link Location
    13. Rigid Axles with Leaf Springs
    14. Rigid Axles with Steering
  7. Camber and Scrub
    1. Introduction
    2. Wheel Inclination and Camber
    3. Axle Inclination and Camber
    4. Linear Bump and Roll
    5. Non-Linear Bump and Roll
    6. The Swing Arm
    7. Bump Camber Coefficients
    8. Roll Camber Coefficients
    9. Bump Scrub
    10. Double-Bump Scrub
    11. Roll Scrub
    12. Rigid Axles
  8. Roll Centres
    1. Introduction
    2. The Swing Arm
    3. The Kinematic Roll Centre
    4. The Force Roll Centre
    5. The Geometric Roll Centre
    6. Symmetrical Double Bump
    7. Linear Single Bump
    8. Asymmetrical Double Bump
    9. Roll of a Symmetrical Vehicle
    10. Linear Symmetrical Vehicle Summary
    11. Roll of an Asymmetrical Vehicle
    12. Road Coordinates
    13. GRC and Latac
    14. Experimental Roll Centres
  9. Compliance Steer
    1. Introduction
    2. Wheel Forces and Moments
    3. Compliance Angles
    4. Independent Suspension Compliance
    5. Discussion of Matrix
    6. Independent-Suspension Summary
    7. Hub Centre Forces
    8. Steering
    9. Rigid Axles
    10. Experimental Measurements
  10. Pitch Geometry
    1. Introduction
    2. Acceleration and Braking
    3. Anti-Dive
    4. Anti-Rise
    5. Anti-Lift
    6. Anti-Squat
    7. Design Implications
  11. Single-Arm Suspensions
    1. Introduction
    2. Pivot Axis Geometry
    3. Wheel Axis Geometry
    4. The Trailing Arm
    5. The Sloped-Axis Trailing Arm
    6. The Semi-Trailing Arm
    7. The Low-Pivot Semi-Trailing Arm
    8. The Transverse Arm
    9. The Sloped-Axis Transverse Arm
    10. The Semi-Transverse Arm
    11. The Low-Pivot Semi-Transverse Arm
    12. General Case Numerical Solution
    13. Comparison of Solutions
    14. The Steered Single Arm
    15. Bump Scrub
  12. Double-Arm Suspensions
    1. Introduction
    2. Configurations
    3. Arm Lengths and Angles
    4. Equal Arm Length
    5. Equally-Angled Arms
    6. Converging Arms
    7. Arm Length Difference
    8. General Solution
    9. Design Process
    10. Numerical Solution in Two Dimensions
    11. Pitch
    12. Numerical Solution in Three Dimensions
    13. Steering
    14. Strut Analysis in Two Dimensions
    15. Strut Numerical Solution in Two Dimensions
    16. Strut Design Process
    17. Strut Numerical Solution in Three Dimensions
    18. Double Trailing Arms
    19. Five-Link Suspension
  13. Rigid Axles
    1. Introduction
    2. Example Configuration
    3. Axle Variables
    4. Pivot-Point Analysis
    5. Link Analysis
    6. Equivalent Links
    7. Numerical Solution
    8. The Sensitivity Matrix
    9. Results: Axle 1
    10. Results: Axle 2
    11. Coefficients
  14. Installation Ratios
    1. Introduction
    2. Motion Ratio
    3. Displacement Method
    4. Velocity Diagrams
    5. Computer Evaluation
    6. Mechanical Displacement
    7. The Rocker
    8. The Rigid Arm
    9. Double Wishbones
    10. Struts
    11. Pushrods and Pullrods
    12. Solid Axles
    13. The Effect of Motion Ratio on Inertia
    14. The Effect of Motion Ratio on Springs
    15. The Effect of Motion Ratio on Dampers
    16. Velocity Diagrams in Three Dimensions
    17. Acceleration Diagrams
  15. Computational Geometry in Three Dimensions
    1. Introduction
    2. Coordinate Systems
    3. Transformation of Coordinates
    4. Direction Numbers and Cosines
    5. Vector Dot Product
    6. Vector Cross Product
    7. The Sine Rule
    8. The Cosine Rule
    9. Points
    10. Lines
    11. Planes
    12. Spheres
    13. Circles
    14. Routine PointFPL2P
    15. Routine PointFPLPDC
    16. Routine PointITinit
    17. Routine PointIT
    18. Routine PointFPT
    19. Routine Plane3P
    20. Routine PointFP
    21. Routine PointFPPl3P
    22. Routine PointATinit
    23. Routine PointAT
    24. Routine Points3S
    25. Routine Points2SHP
    26. Routine Point3Pl
    27. Routine ---
  16. Programming Considerations
    1. Introduction
    2. The RASER Value
    3. Failure Modes Analysis
    4. Bad Conditioning
    5. Data Sensitivity
    6. Accuracy
    7. Speed
    8. Ease of Use
    9. The Assembly Problem
    10. Checksums
  17. Iteration
    1. Introduction
    2. Three Phases of Iteration
    3. Convergence
    4. Binary Search
    5. Linear Iterations
    6. Iterative Exits
    7. Fixed-Point Iteration
    8. Accelerated Convergence
    9. Higher Orders without Derivatives
    10. Newton’s Iterations
    11. Other Derivative Methods
    12. Testing

Appendix A: Nomenclature
Appendix B: Units
Appendix C: Greek Alphabet
Appendix D: Quaternions for Engineers
Appendix E: Frenet, Serret and Darboux
Appendix F: The Fourier Transform
References and Bibliography
Index

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  • Título: Suspension Geometry and Computation
  • Autor/es:
  • Edición: 1ra Edición
  • Año de publicación: 2009
  • Tipo de archivo: eBook
  • Idioma: eBook en Inglés
  • ISBN-13: 9780470510216
  • Subtema: Ingeniería Automotriz

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