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전 세계적으로 대기오염으로 인하여 환경에 대한 관심이 높아지고 있고, 자동차 업계에서는 환경 규제 강화에 맞춰 배기가스 배출량 감소, 연비를 향상하기 위해 차량의 경량화를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 차량의 무게를 줄이면 배기가스 감소, 연비 향상, 내구성 향상 등의 장점이 있다. 서스펜션 시스템의 승차감과 핸들링 성능에 대한 소비자의 인식이 높아지면서 차량 성능 확보를 위한 서스펜션 시스템의 최적화된 설계에 대한 요구가 높아지고 있다. 자동차의 운동성능과 승차감의 성능 향상을 위해 스프링 하부 중량(Unsprung ...

전 세계적으로 대기오염으로 인하여 환경에 대한 관심이 높아지고 있고, 자동차 업계에서는 환경 규제 강화에 맞춰 배기가스 배출량 감소, 연비를 향상하기 위해 차량의 경량화를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 차량의 무게를 줄이면 배기가스 감소, 연비 향상, 내구성 향상 등의 장점이 있다. 서스펜션 시스템의 승차감과 핸들링 성능에 대한 소비자의 인식이 높아지면서 차량 성능 확보를 위한 서스펜션 시스템의 최적화된 설계에 대한 요구가 높아지고 있다. 자동차의 운동성능과 승차감의 성능 향상을 위해 스프링 하부 중량(Unsprung weight)을 경량화하는 것이 효과적이다.
컨트롤암은 서스펜션 시스템의 핵심 부품으로 승차감과 조향 안정성에 영향을 미치며, 너클과 크로스 멤버를 연결하는 구조이다. 자동차는 도로를 주행하는 동안 노면으로부터 다양한 하중을 받는다. 이러한 도로 주행 조건을 고려하여 컨트롤암의 설계 목표를 설정할 수 있습니다. 설계 목표를 고려하여 컨트롤암의 공법 및 재료를 선정할 수 있으며, 본 연구에서는 설계 목표 및 경량화에 적합한 저압 주조 공법(Low pressure casting process) 및 알루미늄 소재를 선택하였다.
또한 자동차 회사들은 최적화 설계뿐만 아니라 비용 절감을 위해 개발 일정을 단축하여 차량을 개발하려고 노력하고 있다. 이에 개발 기간을 단축하고, 설계 목표인 강성, 강도, 피로 강도를 만족하며, 주변 부품과의 간섭을 피하는 형상의 경량 모델을 설계하기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 연구에서는 전륜 상부 컨트롤암의 강성 목표를 기준으로 최적화 설계를 통해 설계 목표를 만족하는 형상을 도출하고 실제 제품을 제작하여 시험 결과와의 신뢰성을 검토하였다. 최적화 해석 결과와 시험 결과 간의 신뢰성을 바탕으로 전륜 상부 컨트롤암의 최적화 설계 프로세스를 제안하였다.

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