یکی از پرشمارترین ساخته های دست بشر خودروها هستند. هرچه سرنشین احساس راحتی بیشتری داشته باشد خودرو قادر خواهد بود که مدت زمان طولانی تری در حال حرکت باشد. یکی از جدیدترین روش های به کار گرفته شده به منظور کاهش سطح ارتعاشات، استفاده از فنرهایی است که نه تنها قابلیت جذب انرژی به صورت نهفته را دارا هستند بلکه قادرند بخش اعظمی از انرژی مزاحم را در خود به گرما تبدیل کنند. در این میان می-توان به فنرهای چند رشته ای که شکل ظاهری آن ها مانند کابل های انتقال قدرت است اشاره نمود. این فنرها به دلیل وجود اصطکاک بین رشته ها دارای قابلیت میرایی و جذب انرژی می باشند.
در این پژوهش، ابتدا به محاسبه و تحلیل ویژگی های استهلاکی فنرهای چند رشته ای پرداخته شده است. مدل سازی این فنرها در نرم افزار ان ایکس انجام شده و جهت بررسی تاثیر تعداد دور این فنرها بر ویژگی استهلاکی، سه فنر با تعداد دور مختلف به کار گرفته شده است. تماس اصطکاکی بین مفتولها و تحلیل های استاتیکی و دینامیکی، در نرم افزار انسیس انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نسبت میرایی فنرهای چند رشته ای برای جابه جایی کم، بیشتر از 0/4 می باشد. این نسبت با افزایش تعداد دور فنرهای چند رشته ای، افزایش می یابد. این ویژگی سبب می شود که فنرهای چند رشته ای دارای خواص مناسبی در جذب ارتعاشات باشند. این فنرها دارای سختی غیر خطی در بارگذاری کششی- فشاری می باشند به طوری که در بارگذاری کششی، سختی این فنرها افزایش می یابد. سختی این فنرها در بارگذاری برشی و غلتشی، خطی می-باشد.
برای بررسی تاثیر فنرهای چند رشته ای در بهبود ویژگی های راحتی سفر، از مدل یک چهارم خودرو به همراه مدل بیودینامیک بدن راننده با هفت درجه آزادی استفاده شده است. نتایج بدست آمده در مقایسه با فنرهای معمولی، نشان می دهد که فنرهای چند رشته ای حداکثر شتاب و جابه جایی بدن راننده را به ترتیب سی و ده درصد کاهش می دهد.

تغییر ارتفاع خودرو به صورت کنترل شده که توسط سامانه ی تعلیق صورت می گیرد، از به روز ترین موضوعات در خودروهای مجهز به شنی است. با تغییر ارتفاع خودرو و به دنبال آن تغییر هندسه شنی، رفتار ارتعاشی خودرو دچار تغییر می شود. هدف از این پژوهش، تدوین یک برنامه رایانه ای پارامتری برای مدل سازی انواع خودروهای مجهز به شنی و شبیه سازی حرکت آنها روی زمین با پروفیل دلخواه و سپس، تغییر ارتفاع یک خودرو و بررسی رفتار ارتعاشی آن در دو ارتفاع مختلف است. بدین منظور، معادلات قید بین اجزا مختلف خودرو، به صورت بازگشتی و معادلات حرکت، به صورت معادلات نیوتن-اویلر و با استفاده از تکنیک جازنی استخراج شده اند. همچنین برای مدل سازی شنی خودرو که یک زنجیره حلقه بسته است، از روش جریمه به جای معادلات تحلیلی حلقه بسته استفاده شده است. به منظور شبیه سازی تماس بین شنی با چرخ های خودرو و زمین، الگوریتم هایی جهت شناسایی رخداد تماس، ارائه شده و از مدل نیروی تماس پیوسته برای مدل سازی ریاضی تماس استفاده شده است. سامانه تعلیق خودرو، به صورت فنرهای مارپیچ در نظر گرفته شده است که اجازه حرکت به چرخ های جاده ای را فقط در راستای عمود بر شاسی خودرو می دهند. با استفاده از برنامه رایانه ای تدوین شده با مشخصات ذکر شده، رفتار دینامیکی خودرو بررسی و نتایج آن با نتایج حاصل از نرم افزار شبیه ساز دینامیکی رکرداین مقایسه شده است که نتایج تطابق خوبی با یکدیگر دارند. همچنین رفتار ارتعاشی یک خودرو با دو ارتفاع متفاوت بررسی شده است که نشان می دهد با افزایش ارتفاع خودرو، فرکانس ها دچار تغییر نمی شوند اما دامنه ارتعاشات خودرو افزایش می یابد. معیار راحتی سفر نیز برای خودرو در این دو حالت مقایسه شده است که نشان می دهد، خودرو با ارتفاع کمتر، راحتی بیشتری دارد. علاوه بر این، رفتار ارتعاشی یک خودرو، باوجود و عدم وجود سامانه تعلیق مقایسه شده است که نشان می دهد برخی از فرکانس های خودروی بدون تعلیق، کاهش یافته است که این امر سبب می شود، امکان رخداد تشدید با شرایط جاده ای افزایش یابد. همچنین فرکانس های طبیعی و شکل مدهای یک مدل ساده شده از شنی، به روش تحلیلی (آنالیز مقادیر و بردارهای ویژه) استخراج و نمایش داده شده است. این نتایج نیز همخوانی خوبی با نتایج نرم افزار رکرداین دارد.

در این پژوهش پاسخ دینامیکی مکانیزم صفحه‌ای لنگ و لغزنده با سرعت بالا مورد مطالعه تئوری قرار گرفت. این مکانیزم شامل اهرم لنگ صلب، اهرم رابط انعطاف‌پذیر، یک پستون و چهار مفصل بدون لقی می‌باشد. با استفاده از معادلات لاگرانژ، معادلات دیفرانسیل معمولی غیر خطی سیستم استخراج و پاسخ دینامیکی عضو انعطاف‌پذیر به روش جمع مودها تقریب زده شد. پاسخ روش جمع مودها توسط پاسخ نرم‌افزار آدامز (روش المان محدود) صحت‌سنجی گردید. در این تحقیق با وجود اینکه از تغییر شکل محوری در طول عضو انعطاف‌پذیر صرف‌نظر شده، تغییر شکل محوری نقطه انتهای عضو انعطاف‌پذیر (محل تماس با لغزنده) در معادلات قید لحاظ شده است. این امر سبب کاهش تعداد و سادگی معادلات می‌شود. در ادامه پس از بی‌بعد سازی معادلات، اثر تغییر اعداد بی‌بعد بر پاسخ دینامیکی عضو انعطاف‌پذیر بررسی شد. سپس با استفاده مواد پیزوالکتریک، به طور جداگانه به روش‌های کنترل PID و پسخورد خطس‌ساز، ارتعاشات عضو انعطاف‌پذیر کنترل شد. نتایج نشان می‌دهد که اگر چه روش کنترل PID نسبت به روش پسخورد خطی‌ساز دارای زمان نشست کمتر و دامنه ارتعاشات کوچکتر است، اما روش کنترل پسخورد خطی‌ساز به‌عنوان روش کنترل غیر خطی بر خلاف روش‌ کنترل PID نسبت به تغییر اعداد بی‌بعد مقاوم می‌باشد.

در این پژوهش مدل سازی دینامیک طولی یک خودرو سواری مجهز به موتور احتراق داخلی با کورس متغیر انجام شده است. برای شبیه سازی دینامیک طولی خودرو ابتدا یک موتور کورس متغیر با روش مقدار متوسط مدل سازی شده است. در ادامه مبدل گشتاور، جعبه دنده خودکار، چرخ و دینامیک طولی خودرو در نرم افزار متلب/سیمولینک مدل سازی گردیده است. با توجه به اینکه حرکت مدل رو به جلو می باشد، از یک راننده ی خودکار فازی برای صدور فرمان های پدال گاز و ترمز به خودرو استفاده شده است. در ادامه برای بهبود عملکرد خودرو و کمینه کردن مصرف سوخت با در نظر گرفتن سرعت خودرو از یک کنترل گر بهینه خطی برای کنترل زاویه چرخش سیلندر استفاده شده که متناسب با شرایط رانندگی، زاویه چرخش بهینه را تعیین می کند. کنترل گر بهینه خطی از نوع رگلاتور درجه دوم خطی (LQR) می باشد. همچنین به منظور ارزیابی عملکرد کنترل گر LQR از کنترل گر PID برای تنظیم زاویه چرخش سیلندر استفاده می شود. مقایسه نتایج نشان می‏ دهد که کنترل گر LQR نسبت به کنترل گر PID برتری قابل توجهی دارد. کنترل گر LQR در بهبود مصرف سوخت به خصوص در سرعت های بالا و کاهش خطای سرعت خودرو با سرعت مطلوب عملکرد مناسبی داشته است. در پایان آزمایش میدانی مدل شبیه¬سازی شده به همراه کنترل گر LQR با مدل خودروی نرم افزار کارسیم انجام شده که نتایج آن نشان می دهد که این  کنترل گر در عمل نیز می تواند قابلیت اجرایی بر روی خودرو داشته باشد.

 در این پژوهش به بررسی و تحلیل ارتعاشی تایر در شرایط مرزی مختلف پرداخته و تاثیر اضافه شدن هر شرط مرزی بر روی فرکانسهای
تایر بررسی میشود. همچنین میزان تاثیرگذاری اضافه شدن جرم سیال محبوس تایر بر روی فرکانسها نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این
منظور، طراحی هندسهی مدل تایر در نرمافزار آباکوس صورت گرفته است. بهمنظور واقعیت سازی ابعاد و اندازهها، نمونهای از تایر مدل
185/65R14 برش داده شده و پس از اندازهگیری ابعاد مقطع، تایر در نرمافزار طراحی شده است. در این تحقیق برای تایر اجزایی همچون لایهها
که شامل دو لایهی از جنس مواد مرکب است، یک لایه آستر داخلی، سیمهای فولادی زاویهدار درون لایهها و قسمت لاستیکی از جنس مواد
ابرکشسان، در نظر گرفته شده است. پس از طراحی تایر، نوبت به تحلیل مدل که یک تحلیل فرکانسی است میرسد. ابتدا تایر در شرایط مرزی آزاد
قرار دارد. سپس با اعمال فشار به جدارهی داخلی و افزایش تدریجی آن، تاثیر این افزایش بر روی فرکانسها بررسی شده است. در مرحلهی بعد
تایر بر اثر نیروی وزنش بر روی زمین قرار گرفته و بار عمودی بر مرکز آن وارد میشود. بهعنوان آخرین شرط مرزی، نیروهای گریز از مرکز بهعنوان
شبیه سازی اثر چرخش تایر اعمال میشود. در پایان سرعت بحرانی تایر در هر کدام از این شرایط محاسبه میشود تا تاثیر شرایط مختلف مرزی بر
روی سرعت بحرانی مشاهده شود. لازم به ذکر است هنگامی که سرعت تایر به سرعت بحرانی میرسد، یکی از فرکانسهای طبیعی تایر تحریک
شده و در پی آن امواجی موسوم به امواج ایستاده در تایر شکل میگیرند که موجب ترکیدن تایر میشوند و بر خوشفرمانی و میزان کنترلپذیری
وسیلهی نقلیه اثرات بسیار مخربی میگذارد. همچنین در فصلی جداگانه به بررسی ارتعاشی پوستهی چمبرهای در شرایط مرزی مختلفی که تایر در
آن قرار داشت پرداخته میشود و تمام مراحلی که برای تایر در نرمافزار طی شد، برای چمبره نیز انجام شده و نتایج حاصل از حل عددی در شرایط
آزاد با نتایج تحلیلی مورد مقایسه قرار میگیرد. در پایان مشاهده شد که در نظر گرفتن فشار داخلی، اعمال بار عمودی و نیروهای گریز از مرکز
موجب افزایش فرکانسها میشوند ولی قرارگیری بر روی زمین باعث کاهش محسوس فرکانسها میشود.

هدف از این پژوهش، مطالعه¬ی رفتار گذرا در ناحیه¬ی تماس چرخ و جاده بر دینامیک جانبی خودرو می¬باشد. برای این منظور خودرویی با 16 درجه آزادی در نرم‌افزار سیمولینک-متلب مدل‌سازی و نتایج شبیه‌سازی با نتایج حاصل از نرم‌افزار کارسیم مقایسه شده است که تطابق مناسبی بین آن دو مشاهده می‌شود. به منظور بررسی دقیق رفتار تایر، از مدل پسایکا به¬عنوان مدل تایر حالت پایدار استفاده شده است. در این مدل، رفتار دینامیکی تایر به-صورت فرمول¬بندی ریاضی و براساس داده¬های آزمایشگاهی توصیف می¬شود. از آنجا که نیروهای تولید شده در ناحیه¬ی تماسی چرخ و جاده همانند یک سیستم دینامیکی رفتار می¬کنند؛ هر گونه تغییر در شرایط جاده سبب تحریک این سیستم می¬شود. برای مدل¬سازی این شرایط از چهار مدل گذرا به¬صورت معادلات دیفرانسیل مرتبه¬ی اول و معادله¬ی دیفرانسیل مرتبه¬ی دوم استفاده شده است. مدل حالت پایدار و مدل¬های گذرا، در مانورهای استاندارد مختلف بررسی شده¬اند که نتایج نشان¬دهنده‌ی بهتر بودن عملکرد مدل‌های گذرا نسبت به مدل حالت پایدار می¬باشد. همچنین مقایسه‌ای میان این چهار مدل از نظر نحوه‌ی عملکرد در پیش¬بینی مشخصات تایر و خودرو در مانور فرمان¬گیری توام با شتاب¬گیری و در شرایط متفاوت (پروفیل جاده، ضرایب اصطکاک متفاوت، ضرایب سختی مختلف برای سیستم تعلیق و الاستیسیته¬های مختلف تایر) انجام شده است. دقت همه¬ی مدل¬های گذرا، با تقویت عامل گذرا افزایش یافته است. به¬طور کل مدل مرتبه¬ی 2 بهترین مدل در لحاظ کردن شرایط گذرای تایر و جاده می¬باشد.

به¬منظور بررسی اثر لقی سیستم پلوس خودرو بر ارتعاشات فرمان یک مدل خودرو با 16 درجه آزادی، مدل سیستم فرمان دنده¬شانه¬ای صفحه¬ای، مدل سیستم پلوس دارای لقی و مدل تایر پاسایکا تهیه گردید. همچنین لقی میان مفاصل پلوس سمت راست و چپ خودرو مدل شد که گشتاور پیچشی ناشی از برخورد دو جسم به¬صورت تابع پیوسته¬ای از نفوذ نسبی پیچشی بین دو عضو در تماس با هم در مدل دینامیکی پلوس اعمال شد. این گشتاور پیچشی به عنوان نماینده¬ی گشتاور نیرویی است که ناشی از برخورد در مدل لقی بین دو جسم در تماس با هم و عمود بر صفحه¬ی برخورد می¬باشد و به هر دو جسم اعمال می¬شود. این گشتاور، با معرفی دو المان مکانیکی فنر پیچشی و دمپر پیچشی در محل برخورد معرفی گردید. پس از انجام مدل¬سازی و در پی آن استخراج معادلات مربوطه به کمک روابط دینامیکی و سینماتیکی و حصول اطمینان از مدل¬های انتخاب شده با استفاده از شبیه¬سازی در نرم¬افزار متلب و صحه¬گذاری نتایج توسط نرم افزار کارسیم مشاهده شد که مدل¬های ساخته شده و نیز درجات آزادی آن¬ها به¬طور صحیح انتخاب گردیده و برهم مونتاژ شده¬اند. نتایج نشان¬دهنده¬ی این است که با افزایش یا کاهش اندازه¬ی لقی در سیستم پلوس در سرعت¬های طولی ثابت تاثیر افزایشی یا کاهشی روی زاویه¬ی فرمان¬گیری چرخ جلوی خودرو ندارد و ممکن است با افزایش لقی به¬ازای پارامتر¬های خاصی نوسانات زاویه¬ی فرمان¬گیری چرخ جلو منظم گردد. همچنین ملاحظه شد که هنگامی¬که گشتاور ورودی به هر دو پلوس ثابت است ( خودرو با شتاب ثابت حرکت می کند) اندازه¬ی لقی و وجود لقی در مفاصل پلوس دو سمت هیچ تاثیری بر زاویه¬ی فرمان¬گیری ندارد و رفتار زاویه¬ی فرمان¬گیری، نوسانی نمی¬باشد. همچنین مشاهده شد که اندازه¬ی لقی در مفاصل پلوس هیج تاثیری بر جذر میانگین مجموع مربعات شتاب عمودی جرم معلق ندارد و بر اساس استاندارد ایزو 2631 راحتی سفر سرنشینان خودرو در راستای عمودی تابع اندازه¬ی لقی در مفاصل پلوس نمی¬باشد.

 هدف از این پژوهش، ترازش استاتیکی و دینامیکی فعال رباتی موازی و شش درجه آزادی با شش پا موسوم به استوارت-گو است. به این صورت که ابتدا معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات استخراج شده، سپس تغییرات لازم در این معادلات جهت ترازش استاتیکی با استفاده از جرم‌های تراز کننده و پانتوگراف داده شده است. برای دستیابی به ترازش دینامیکی، از چهار ژایرو کنترل ممان با ساختار هرمی استفاده شده که روی پلت‌فرم متحرک نصب می‌گردند. با هدف نشان دادن اثر این عملگرها در پایه ثابت و همچنین صحت معادلات استخراج شده، آن‌ها را در محیط سیمولینک و کدنویسی متلب مدل‌سازی و در شبیه‌سازی‌های یکسان با مدل نرم‌افزار آدامز مقایسه شد. درنهایت برای کنترل این عملگرها از روش کنترلی بهینه ردیاب درجه دوم خطی (LQT)‌ و تکنیک برنامه‌ریزی بهره استفاده شده است. نشان داده شد با ترازش استاتیکی به روش این پژوهش تمامی نیروهای عملگری در شرایط استاتیکی بسیار به صفر نزدیک خواهند شد. همچنین، توانایی عملگرها در کاهش چشمگیر گشتاورهای وارد شده به پایه ثابت و کارآمدی روش کنترلی مورد استفاده نشان داده شد.

 در این پژوهش به طراحی سیستم کنترلی بهینه¬¬ شده¬ی توزیع نیروی ترمزی بر روی چرخ¬های خودروی سنگین ترکیبی دراز، برای دستیابی به پایداری جانبی در سرعت¬های بالا پرداخته شده است. برای این منظور خودرویی که از یک کشنده و دو نیمه¬تریلر تشکیل شده است، با 12 درجه آزادی در نرم‌افزار سیمولینک- متلب مدل‌سازی شده است. به منظور صحت سنجی مدل ذکر شده، نتایج شبیه‌سازی مدل سیمولینک با نتایج حاصل از نرم‌افزار تراک‌سیم هنگام عبور خودرو در مانور تغییر مسیر دوگانه با سرعت اولیه¬ی 88 کیلومتر در ساعت، مقایسه شده-اند. با توجه به اینکه خودرو پس از عبور از این مانور دچار ناپایداری دینامیک جانبی و حرکت دم¬سوسماری می¬شود لذا یک سیستم کنترل فازی بر اساس روش ESC برای کنترل سرعت چرخشی هر واحد از خودرو حول محور عمودی طراحی شده است. این سیستم با ارسال نیروی ترمزی مناسب بر روی چرخ مناسب از خودرو، بیش فرمانی و کم فرمانی ایجاد شده در خودرو را کنترل می¬کند. پس از طراحی کنترل¬گر فازی، 38 متغیر موجود در کنترل¬گر را با استفاده از روش بهینه¬سازی مدیر کارآمد، بهینه شده¬اند. نتایج حاصل شده از اعمال کنترل¬گر به خودرو، نشان دهنده¬ی کاهش سرعت چرخشی هر واحد و نزدیک شدن نمودار تغییرات آن نسبت به زمان، به نمودار تغییرات سرعت چرخشی مدل مرجع است و همچنین در معیار RWA کاهش قابل ملاحظه¬ای حاصل شده است.

<p>در این پایان&rlm;نامه به تحلیل معادلات غیرخطی سامانه ارتعاشی دارای فنر ورزشی پرداخته شده است. همچنین تاثیرات استفاده از فنرهای ورزشی روی راحتی&rlm;سفر خودرو بررسی گردیده است. بدین منظور ابتدا با توجه به نحوه عملکرد فنرهای ورزشی، روابط حاکم بر آن&rlm;ها استخراج شده&rlm;اند. سپس به تعیین ساختار فاز سامانه پرداخته شده است. به منظور بیان اثر سامانه تعلیق بر عملکرد خودرو، سامانه تعلیق دوجناغی در سیمولینک &ndash; متلب مدل&rlm;سازی شده است. سپس نتایج با نتایج نرم&rlm;افزار آدامز مقایسه شده است. در مرحله بعد معادلات حاکم بر مدل&rlm;های بهینه خودرو شامل فنرهای معمولی و ورزشی استخراج شده&rlm;اند. سپس کیفیت سواری این مدل&rlm;ها محاسبه و با نتایج تحلیل مقایسه شده&rlm;اند. انطباق نتایج با یکدیگر صحت شبیه&rlm;سازی&rlm;های انجام شده را نشان می&rlm;دهد. نتایج بیان&rlm;گر بهبود کیفیت سواری خودروها در صورت استفاده از فنرهای ورزشی است. به&rlm;علاوه آرایشی بهینه&rlm; برای حلقه&rlm;های فنر ورزشی جهت داشتن همزمان بالاترین راحتی&rlm;سفر و پایداری خودرو به&rlm;دست آمده است. در نهایت معادلات سامانه ارتعاشی دارای فنر ورزشی توسط روش&rlm;های پریشیدگی مورد بررسی قرار گرفته است. پاسخ&rlm;های حاصل شده با پاسخ&rlm;های روش عددی مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان از دقت بالای روش&rlm;های پریشیدگی است.</p> <p>&nbsp;</p>