Casus: Toyota Supra redesigned

2011 Casus: Toyota Supra redesigned

Joost Hoge School Rotterdam 15-9-2011

Inhoud 1. Inleiding .................................................................................... 3 2.

Opdracht 1, Voertuigspecifiaties .................................................... 4

3. Opdracht 2, Voertuigweerstanden en vermogensbron ...................... 6 3.1 Berekeningen ........................................................................... 6 3.1.1 Berekeningen Matlab ........................................................... 6 3.1.2 Berekeningen Excel ............................................................ 9 3.2 Resultaat ............................................................................... 11 4. Opdracht 3, Koppeling ............................................................... 12 4.1 Berekeningen ......................................................................... 12 4.2 Resultaat ............................................................................... 14 5. Opdracht 4, wisselbak ................................................................ 15 5.1 Berekeningen ......................................................................... 15 5.2 Resultaat ............................................................................... 19 6.0 Opdracht 5, Aandrijfconfiguratie .................................................. 21 6.1 Berekeningen ......................................................................... 21 6.2 Resultaat ............................................................................... 27 7

Referenties ............................................................................... 29

1.

Inleiding

In deze casus word de Toyota Supra opnieuw uitgedacht en ontworpen. Ik heb voor deze auto gekozen omdat de auto een goed verkochte auto was en hij nu al een tijd niet meer gemaakt wordt. Daarom is het tijd voor een nieuwe!

2.

Opdracht 1, Voertuigspecifiaties

Voertuigspecificaties Casus

Toelichting

Omschrijving

Sportieve 4 zits auto

Stadsauto, gezinswagen, MPV, SUV, Coupé, race wagen, bus, vrwachtwagen etc..

Omschrijving toepassing voertuig

Moet comfortabel op de weg liggen en op het circuit helemaal tot leven komen.

Voor wie, marktdefinitie, concurrenten (vergelijkbare voertuigen)

(Code)naam voertuig

Toyota Supra

Bedenk maar wat moois

Afmetingen voertuig

Lengte

Breed te

Hoogte

Wielbasis

in [m]

4500mm

1900 mm

1300mm

3250mm

Wieldiameter voor

Wieldiameter achter

60cm

60cm

Frontaal oppervlakte

Vooroverbo uw

Achteroverbouw

1.8m2

400mm

400mm

positi ex [m]

positie y [m]

positie z [m]

1000 mm

0

Massa’s Voertuig zonder motor en aandrijflijn

Massa [kg] 990

y-positie: 0 500mm

Motor en aandrijflijn

Massa [kg]

Bestuurder

Massa [kg]

positi ex [m]

positie y [m]

positie z [m]

80

0.95

0.50

0.30

Massa [kg]

positi ex [m]

positie y [m]

positie z [m]

120

1.50

0

0.4

Passagiers en bagage

x: t.o.v. centrum vooras z-positie: vanaf de weg Geschatte waarde!

550 idem

idem

Prestaties Snelheden, onbeladen

Maximum snelheid

Acceleratietijde n, onbeladen

0-25% vmax

m/s

285km/u = 79.2m/s

[sec]

2550% vmax

50-75% vmax

75-100% vmax

[sec]

[sec]

11

17

[sec] 3

5

4500m m

1300m m

60c m

400m m

500mm 1900m m

3.

Opdracht 2, Voertuigweerstanden en vermogensbron

3.1 Berekeningen 3.1.1 Berekeningen Matlab clear all close all clc % Header %-------------------------------------------------------------------------% Naam file: surpa_voertuigweerstanden.m % ADR01, Casus Aandrijvingen % Auteur: Joost van der Burg, 0844970 % Datum: 28 November 2011 % Versie: 1.00 % Status: gereed % % Initiallisatie %-------------------------------------------------------------------------%Rolweerstand f_rol = 0.015; m = 1550; %massa voertuig [kg] g = 9.81; %gravitatie aarde [m/s^2] %Luchtweerstand c_w = 0.3; A = 2.1; %Frontaal oppervlakte [m^2] rho = 1.27; %luchtdichtheid v_max = 285/3.6; %[m/s] %Koppel en vermogen w_Pmax = 650; w_ref = 300;

%Hoeksnelheid bij maximaal vermogen %Hoeksnelheid bij maximaal koppel

disp ('----Supra voertuigweerstanden berekenen----') %Berekeningen %-------------------------------------------------------------------------%Weerstanden F_rol = f_rol * m * g; %Rolweerstand voertuig [N] F_lucht_max = c_w * A * rho * 0.5 * (v_max^2); %Luchtweerstand voertuig [N] F_tot_s_max = F_rol + F_lucht_max; %Stationair weerstand voertuig [N] P_tot_s_max = F_tot_s_max * v_max; %Vermogen stationair [W]

disp ('----Supra Vermogen berekenen----') %Koppel en vermogen M = (P_tot_s_max)/w_Pmax; c2=-P_tot_s_max/(2*(w_Pmax^2)*(w_Pmax-w_ref)); c1= (P_tot_s_max-c2*((w_Pmax-w_ref)^2)*w_Pmax)/w_Pmax; aantal_stappen = 100; disp ('----Supra berekeningen grafiek voertuigweerstanden----') %Grafiek stationaire voertuigweerstanden berekenen %-------------------------------------------------------for i1 = 1:aantal_stappen, v(i1) = v_max*i1/aantal_stappen; F_rol(i1) = f_rol * m * g; F_lucht(i1) = c_w * A * rho *0.5 * v(i1)^2; F_tot_s(i1) = F_rol(i1) + F_lucht(i1); P_tot_s(i1) = F_tot_s(i1) * v(i1); end %Totale voertuigweerstanden berekenen for i1 = 1:aantal_stappen, P_a(i1) = P_tot_s_max - P_tot_s(i1); F_a(i1) = P_a(i1) / v(i1); F_tot(i1) = F_tot_s(i1) + F_a(i1); end disp ('----Supra berekeningen grafiek accerelatietijden----') %Acceleratietijden als functie van voertuigsnelheid berekenen voor grafiek %------------------------------------------------------------------------for i1 = 1:aantal_stappen, phi(i1) = 0.3 * (v(i1)/v_max)^2 - 0.8 *(v(i1)/v_max) + 1.5; a(i1) = F_a(i1) / (m*phi(i1)); end i1 = 1; % Uitzondering voor de eerste positie delta_t(i1) = (v_max/aantal_stappen) / a(i1); t_cumulatief(i1) = delta_t(i1); for i1 = 2:aantal_stappen, delta_t(i1) = (v_max/aantal_stappen) / a(i1); t_cumulatief(i1) = t_cumulatief(i1-1) + delta_t(i1); end disp ('----Supra berekeningen Vermogen/koppelkromme----') %Berekenignen voor koppel/vermogens kromme %-----------------------------------------------------------for i2 = 1:w_Pmax, M(i2) = c1 + c2*(i2 - w_ref).^2; P(i2) = (M(i2) * i2)/1000; w(i2) = i2; end

disp ('----Supra grafieken tekenen----') %Grafieken tekenen %-----------------------------------------------------------%Stationaire voertuigweerstanden figure(1); plot(v,F_tot,'b-',v,F_a,'m:',v,F_tot_s,'g-.'); grid title('Stationaire voertuigweerstanden als functie van de voertuigsnelheid'); xlabel('v [m/s]'); ylabel('weerstand [N]'); legend('F tot [N]','F a [N]','F tot s [N]'); axis([0 70 0 22000]); %Acceleratie tijden figure(2); plot(v,t_cumulatief); grid title('Acceleratietijden als functie van de voertuigsnelheid'); xlabel('v [m/s]'); ylabel('t_cumulatief [s]'); %Vermogen/koppelkromme figure(3); plot(w,M,'b-',w,P,'g-'); grid title('Koppel/Vermogenskromme'); xlabel('toerental [rad/s]'); ylabel('zie legenda'); legend('M [Nm]','P [kW]') axis([0 700 0 450]) disp ('----Supra einde----')

3.1.2 Berekeningen Excel Voertuig

Supra

f_rol

0,015 [-]

m_tot

1550 [kg]

A

1,8 [m2]

c_w

0,3 [-]

rho

1,27 [kg/m3]

v_max km/u

285 [km/u]

v_max

79,16667 [m/s]

Helling

10 [%]

Beta

0,099669 [rad]

Beta_graden

5,71349 [graden]

g

9,81 [m/s2]

v [%vmax]

v[m/s] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0 3,958333 7,916667 11,875 15,83333 19,79167 23,75 27,70833 31,66667 35,625 39,58333 43,54167 47,5 51,45833 55,41667 59,375 63,33333 67,29167 71,25 75,20833 79,16667

v[km/u] 0 14,25 28,5 42,75 57 71,25 85,5 99,75 114 128,25 142,5 156,75 171 185,25 199,5 213,75 228 242,25 256,5 270,75 285

Frol [N] 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825 228,0825

Flucht [N] 0 5,372695 21,49078 48,35426 85,96313 134,3174 193,417 263,2621 343,8525 435,1883 537,2695 650,0961 773,6681 907,9855 1053,048 1208,856 1375,41 1552,709 1740,753 1939,543 2149,078

Fhelling [N 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004 1513,004

Ftot_s [N] 1741,086 1746,459 1762,577 1789,441 1827,049 1875,404 1934,503 2004,348 2084,939 2176,275 2278,356 2391,182 2514,754 2649,072 2794,135 2949,943 3116,496 3293,795 3481,84 3680,629 3890,164

Ptot_s [W] 0 6913,067 13953,74 21249,61 28928,28 37117,36 45944,45 55537,15 66023,06 77529,78 90184,92 104116,1 119450,8 136316,8 154841,6 175152,9 197378,1 221645 248081,1 276814 307971,4

Voertuigweerstanden Voertuigweerstanden, zie legenda

2500 2000

Ptot_s [W]

300000 Fro 200000 l [N] 100000

1500

1000 500

P…

0

0

0

50 v [m/s]

0

100

M […

0

500 1000 Omega [rad/s]

100

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

tcum [s]

700 600 500 400 300 200 100 0

50 v [m/s] tcum [s]

P en M kromme

M resp P, zie legenda

Ptot_s [W]

400000

t…

0

50 v [m/s]

100

3.2 Resultaat Module AUT01 Ingaande parameters Voertuig

Parameters Rolweerstandscoëfficiënt, frol: 0,015

Groep

ATR1B

Student

Joost van der Burg

Massa voertuig zonder passagiers en belading: (m1+m2+m3) = 1550 kg

Luchtweerstandscoëfficiënt, cw: 0,30

Ingaande parameters

Hoeksnelheid max. vermogen (ωPmax): 650 rad/s

Motor

Hoeksnelheid max. koppel (ωMmax): 300 rad/s

Type motor: Otto/Diesel/Otto-Turbo/DieselTurbo

Maximum hoeksnelheid : 700 rad/s Resultaat

Grafieken weerstande n

Grafieken motor

Maximum vermogen Pmax

202,1 [kW]

Maximum koppel Mmax

421,0 [Nm]

Acceleratie 0..25% vmax

3,1 s (wens 3 s)

Acceleratie 25..50% vmax

5,4 s (wens 5 s)

Acceleratie 50..75% vmax

12,7 s (wens 11 s)

Acceleratie 75..95% vmax

39,2(wens 17 s)

4.

Opdracht 3, Koppeling

4.1 Berekeningen clear all close all clc %Header %---------------------------% Naam file: surpa_koppeling.m % ADR01, Casus Aandrijvingen % Auteur: Joost van der Burg, 0844970 % Datum: 24 december 2011 % Versie: 1.00 % Status: definitief %Initialisatie %---------------------------r_boven = 0.35; %[m]Bovengrens koppelingsplaat r_onder = 0.9; %[m]Ondergrens Koppelingsplaat m_max = 421; %[Nm] Maximale koppel; w_max = 700; i = 1; %aantal koppelingsplaten p = 1.8*10^5; %[N/m^2] Maximale vlaktedruk u = 0.3; %Wrijvings coëfficient T_begin = 298; %[K] Begintemperatuur in Kelvin T_eind = 573; %[K] Eindtemperatuur in Kelvin cq = 0.2; %Warmteverdeling c = 810; %[J/kgK] Soortelijke warmte F_pedaal = 45; %[N] Pedaalkracht t_slip = 3; %[s] Slipperiode in seconde l = 2; %Veiligheidsfactor %Berekeningen %----------------------------% Stap 1: Bepalen buitenstraal R disp ('--------Bepalen buitendiameter R--------') r_binnen = 0.08; %[m] Gekozen waarde voor de binnenstraal R = (r_binnen+ (3/2) * ((m_max*l)/(p*pi*u*i)))^(1/3) %Stap 2: Bepalen dikte d disp ('--------Bepalen dikte d--------') Q_displaat = cq*((m_max * w_max)/(2))* (T_eind-T_begin); T_delta = (T_eind - T_begin)/2; d = (Q_displaat)/(c*pi*(R^2-r_binnen^2)* p * T_delta) % stap 3: Bepalen overbrengingsverhouding disp ('--------Bepalen overbrengings verhouding i_bediening--------') i_bediening = (p*pi*(R^2-r_binnen^2))/F_pedaal %Berekeningen grafieken %----------------------------aantal_stappen = 100; for i1= 1:aantal_stappen, r_binnen(i1) = i1/100; R(i1) = (r_binnen(i1)^3+ (3/2) * ((m_max*l)/(p*pi*u*i)))^(1/3); end for i2 = 1:aantal_stappen

r_binnen(i2) = i2/100; d(i2)=(Q_displaat)/(c*pi*((R(i2)^2)-r_binnen(i2)^2)* p * T_delta); end for i3 = 1:aantal_stappen r_binnen(i3) = i3/100; i_bediening(i3) = (p*pi*(R(i3)^2-r_binnen(i3)^2))/F_pedaal; end %Tekenen grafieken %-----------------------------figure(1); plot (r_binnen,R) grid title('R buiten als functie van r binnen'); xlabel('r binnen'); ylabel('R buiten'); figure(2); plot (r_binnen,d) grid title ('d als functie van r binnen') xlabel ('r binnen') ylabel ('d')

figure (3) plot (r_binnen,i_bediening) grid title ('i bediening als functie van r binnen') xlabel ('r binnen') ylabel ('i bediening')

4.2 Resultaat Module AUT01 Ingaande parameters Motor

Groep

ATR1B

Student

Joost van der Burg

Maximum koppel: 421 Nm Hoeksnelheid max. koppel (ωMmax): 650 rad/s Maximum hoeksnelheid : 700 rad/s

Ingaande parameters koppeling

Resultaat

Ondergrens r : 0,35 m

Tbegin=25 ºC

Bovengrens r: 0,9 m

Tmax=300 ºC

Aantal koppelingsplaten: 1

warmteverdeling cQ=0,2

Een maximale vlaktedruk pmax=1,8.105 N/m2

soortelijke warmte c=810 J/kg.ºC

Een wrijvingscoëfficiënt μ=0,3

tslipperiode=3 s

Fpedaal: 45 N

Binnenstraal r : 0,08 m (gekozen) Buitenstraal R: 0,1953 m Minimale samengestelde dikte wrijvingsmateriaal d : 0,000675 m Overbrengingsverhouding bediening: ibediening: 2395

Grafieken R(r) en d(r)

Grafieken motor i(r)

5.

Opdracht 4, wisselbak

5.1 Berekeningen clear all close all clc %Header %---------------------------% Naam file: berekeningen_wisselbak.m % ADR01, Casus Aandrijvingen % Auteur: Joost van der Burg, 0844970 % Datum: 30 december 2011 % Versie: 2.0 % Status: Definitief %Initialisatie %---------------------------%stap 1 w_pmax = 650; %toerental bij maximaal vermogen [rad/s] v_max = 285/3.6; %maximum snelheid [m/s] r_eff = 0.2915; %bandenstraal in [m] %stap 2 v_min = 2; %minimale snelheid filerijden [m/s] w_min = 85; %minimale hoeksnelheid motor [rad/s] m_max = 2000; %maximale voertuigmassa inclusief 4 inzittende en bagage [kg] M_wmin = 389; %Koppel bij minimale hoeksnelheid motor [Nm] w_mmax = 289; %toerental bij maximaal koppel [rad/s] w_ref = w_mmax; g = 9.81; %Gravitatie aarde [m/s^2] c1 = 420.945; c2 = -0.0009; c_z = 1500000; r_0 = .2915+.01; M_wmotor = (c1+c2*(w_min - w_ref)^2); r_dyn=(r_0-((0.25*m_max*g)/c_z)); %Berekeningen %---------------------------%stap 1 i_diff = w_pmax/(v_max/r_eff); %bepalen overbrengingverhouding differentieel %stap 2 i_1b=w_min/(i_diff*(v_min/r_eff)); %bepalen overbrengingsverhouding eerste versnelling F_wiel= (M_wmotor*i_1b*i_diff)/(r_eff); %bepalen trekkracht wielen B_max = 100*tan(asin(F_wiel/(m_max*g))); %maximaal te behalen hellingshoek bepalen %stap 3 k_0 = w_pmax/w_mmax; %richtwaarde van k_0 berekenen n_berekend = round(1 + ((log(i_1b)/log(k_0)))); %aantal gekozen versnellingen: 6 %Berekeningen overbreningsverhoudingen volgens meetkundige reeks n_gekozen = 6; k = (i_1b)^(1/(n_gekozen - 1)); %Bepalen k volgens meetkundige reek

i_6a i_5a i_4a i_3a i_2a i_1a

= = = = = =

1; i_6a*k^1; i_6a*k^2; i_6a*k^3; i_6a*k^4; i_6a*k^5;

%stap 4 %Berekeningen grafieken %Zaagtanddiagram meetkundige reeks snelheid = 0:1:v_max; Wmotor_i = 0:1:v_max; Ii = [i_1a i_2a i_3a i_4a i_5a i_6a]; for i=1: v_max Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(1)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(2)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(3)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(4)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(5)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(6)*i_diff; end end end end end end figure (1) plot (snelheid, Wmotor_i) grid; title ('Toerental als functie van de snelheid meetkundige reeks') xlabel ('Snelheid [m/s]') ylabel ('Toerental [rad/s]') %Vermogensdiagram meetkundige reeks Pmotor = 0:1:v_max; for i = 1:v_max; Pmotor(i) = (c1+c2*(Wmotor_i(i)-w_ref)^2) * Wmotor_i(i); end figure (2) plot (snelheid,Pmotor) grid; title ('Vermogen als functie van snelheid meetkundige reeks') xlabel ('Snelheid [m/s]') ylabel ('Motorvermogen [W]') %Trekkrachtdiagram meetkundige reeks F = 0:1:v_max; for i=1:v_max v(i)= v_max*i/v_max; F(i)= (Pmotor(i)/v(i))*(r_eff/r_dyn); end figure (3) plot (snelheid,F)

grid; title ('Trekkracht als functie van snelheid meetkundige reeks') xlabel ('Snelheid [m/s]') ylabel ('Trekkracht [N]')

i_6b = i_6a; %Omgekeerde meetkundige reeks berekeningen i_1b = 1/((1/i_6b)+((1/i_1b)-(1/i_6b))*((n_gekozen-1)/(n_gekozen-1))); i_2b = 1/((1/i_6b)+((1/i_1b)-(1/i_6b))*((n_gekozen-2)/(n_gekozen-1))); i_3b = 1/((1/i_6b)+((1/i_1b)-(1/i_6b))*((n_gekozen-3)/(n_gekozen-1))); i_4b = 1/((1/i_6b)+((1/i_1b)-(1/i_6b))*((n_gekozen-4)/(n_gekozen-1))); i_5b = 1/((1/i_6b)+((1/i_1b)-(1/i_6b))*((n_gekozen-5)/(n_gekozen-1))); i_6b = 1/((1/i_6b)+((1/i_1b)-(1/i_6b))*((n_gekozen-6)/(n_gekozen-1)));

%Zaagtanddiagram omgekeerdmeetkundige reeks snelheid = 0:1:v_max; Wmotor_i = 0:1:v_max; Ii = [i_1b i_2b i_3b i_4b i_5b i_6b]; for i=1: v_max Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(1)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(2)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(3)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(4)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(5)*i_diff; if Wmotor_i(i) > w_pmax Wmotor_i(i) = snelheid(i)/r_eff*Ii(6)*i_diff; end end end end end end figure (4) plot (snelheid,Wmotor_i) grid; title ('Toerental als functie van snelheid omgekeerdmeetkundige reeks') xlabel ('Snelheid [m/s]') ylabel ('Motorvermogen [W]') %Vermogensdiagram omgekeerdmeetkundige reeks for i = 1:v_max; Pmotor(i) = (c1+c2*(Wmotor_i(i)-w_ref)^2) * Wmotor_i(i); end figure (5) plot (snelheid,Pmotor) grid; title ('Vermogen als functie van snelheid omgekeerdmeetkundige reeks') xlabel ('Snelheid [m/s]') ylabel ('Motorvermogen [W]') %Trekkrachtdiagram omgekeerdmeetkundige reeks F = 0:1:v_max;

for i=1:v_max v(i)= v_max*i/v_max; F(i)= (Pmotor(i)/v(i))*(r_eff/r_dyn); end figure (6) plot (snelheid,F) grid; title ('Trekkracht als functie van snelheid omgekeerdmeetkundige reeks') xlabel ('Snelheid [m/s]') ylabel ('Trekkracht [N]')

5.2 Resultaat Module AUT01 Ingaande parameters

Groep Atr1b Student: Joost van der Burg Voor stap 1:   

   

De topsnelheid vmax=80 m/s De hoeksnelheid van de uitgaande as bij het maximum vermogen, ωPmax=650 rad/s De onbelaste bandstraal r0= 0,2915 m (diameter/2) o Ten behoeve van reff: Δr = 0,01 m o Ten behoeve van rdyn: cz = 150000 N/m

De motorhoeksnelheid bij maximum vermogen, ωPmax=650 rad/s De motorhoeksnelheid bij maximum koppel, ωMmax= 289 rad/s Mimale aantal versnellingen: 3 Maximale aantal versnellingen: 7

Voor stap 2:  De minimale snelheid voor het filerijden, vmin = 2 m/s o Bij de hoeksnelheid van de motor ωmin= 85 rad/s o Met voor de koppelkromme: c1=420,9450 Nm en c2=0.0009 Nm/s4 en ωref=ωMmax= 289 rad/s  Het hellingspercentage, βmax,%,wens = 50 % o Bij de massa mmax= 2000 kg Resultaat: Overbreningsverhouding differentieel: 2,39 Maximale helling in eerst versnelling: 149.21% aantal versnelling met k als uitgangspunt: 3 Gekozen aantal versnellingen: 6

Resultaat meetkundige reeks

Resultaat omgekeerde meetkundige reeks

Grafieken

Versnelling i 6 5 4 3 2 1 Versnelling i 6 5 4 3 2 1

overbrengingsverhouding ii 1 1.3893 1.9302 2.6817 3.7258 5.1763 overbrengingsverhouding ii 1 1.1924 1.4765 1.9383 2.8205 5.1763

Keuze reeks Opmerkingen

Ik kies voor de omgekeerd meetkundige reeks omdat je hierbij het meest constant kan accelereren.

6.0 Opdracht 5, Aandrijfconfiguratie 6.1 Berekeningen close all clc %Header %---------------------------% Naam file: berekeningen_aandrijfconfiguratie.m % ADR01, Casus Aandrijvingen % Auteur: Joost van der Burg, 0844970 % Datum: 2 februari 2012 % Versie: 1.00 % Status: in ontwikkeling %Initialisatie %---------------------------aantal_stappen = 80; wb = 3.25; %[m] Wielbasis voertuig v(80)= v_max; g= 9.81; u = 1.1; m1 = 990; %massa kaal voertuig m3 = 90; %massa bestuurde m4 = 140; %massa passagier + bagage az1 = 1.4; %zwaartepunt ledig voertuig az3 = 0.4;%zwaartepunt bestuurder az4 = 1.4; %zwaartepunt passagier + bagage hz1 = 0.5; %hoogte zwaartepunt ledig voertuig hz3 = 0.6; %hoogte zwaartepunt bestuurder hz4 = 0.6; %hoogte zwaartepunt passagier + bagage az_VA az_VV az_AA az_AV

=1.05; %zwaartepunt VA = 0; %zwaartepunt VV = 3.25; %zwaartepunt AA = 2.30; %zwaartepunt AV

hz_VA hz_VV hz_AA hz_AV

= = = =

m_VA m_VV m_AA m_AV

= = = =

0.3; 0.4; 0.4; 0.3; 550; 520; m_VV; m_VA;

%Berekeningen %Stap 1 Zwaartepunten bepalen: %beladen m_beladen = m1+m3+m3; az_beladen = ((m1*az1)+(m3*az3)+(m4*az4))/(m_beladen); %zwaartepunt voertuig zonder aandrijving hz_beladen = ((m1*hz1)+(m3*hz3)+(m4*az4))/(m_beladen) ;%Hoogte zwaartepunt zonder aandrijving

az_beladen_VA = ((m_beladen*az_beladen)+(m_VA*az_VA))/(m_beladen+m_VA); %Zwaartepunt compleet voertuig motor voor, aandrijving achter az_beladen_VV = ((m_beladen*az_beladen)+(m_VV*az_VV))/(m_beladen+m_VV); %zwaartepunt compleet voertuig motor voor, aandrijvign voor az_beladen_AA = ((m_beladen*az_beladen)+(m_AA*az_AA))/(m_beladen+m_AA); %zwaartepunt compleet voertuig motor achter, aandrijving achter az_beladen_AV = ((m_beladen*az_beladen)+(m_AV*az_AV))/(m_beladen+m_AV); %zwaartepunt compleet voertuig motor achter, aandrijvign voor hz_beladen_VA = ((m_beladen*hz_beladen)+(m_VA*hz_VA))/(m_beladen+m_VA); %hoogte Zwaartepunt compleet voertuig motor voor, aandrijving achter hz_beladen_VV = ((m_beladen*hz_beladen)+(m_VV*hz_VV))/(m_beladen+m_VV); %hoogte zwaartepunt compleet voertuig motor voor, aandrijvign voor hz_beladen_AA = ((m_beladen*hz_beladen)+(m_AA*hz_AA))/(m_beladen+m_AA); %hoogte zwaartepunt compleet voertuig motor achter, aandrijving achter hz_beladen_AV = ((m_beladen*hz_beladen)+(m_AV*hz_AV))/(m_beladen+m_AV); %hoogte zwaartepunt compleet voertuig motor achter, aandrijvign voor bz_beladen_VA bz_beladen_VV bz_beladen_AA bz_beladen_AV

= = = =

wb wb wb wb

-

az_beladen_VA; az_beladen_VV; az_beladen_AA; az_beladen_AV;

%onbeladen m_onbeladen = m1; az_onbeladen = (m1*az1)/(m_beladen); hz_onbeladen = (m1*hz1)/(m_onbeladen); az_onbeladen_VA = ((m_onbeladen*az_onbeladen)+(m_VA*az_VA))/(m_onbeladen+m_VA); az_onbeladen_VV = ((m_onbeladen*az_onbeladen)+(m_VV*az_VV))/(m_onbeladen+m_VV); az_onbeladen_AA = ((m_onbeladen*az_onbeladen)+(m_AA*az_AA))/(m_onbeladen+m_AA); az_onbeladen_AV = ((m_onbeladen*az_onbeladen)+(m_AV*az_AV))/(m_onbeladen+m_AV); hz_onbeladen_VA = ((m_onbeladen*hz_onbeladen)+(m_VA*hz_VA))/(m_onbeladen+m_VA); hz_onbeladen_VV = ((m_onbeladen*hz_onbeladen)+(m_VV*hz_VV))/(m_onbeladen+m_VV); hz_onbeladen_AA = ((m_onbeladen*hz_onbeladen)+(m_AA*hz_AA))/(m_onbeladen+m_AA); hz_onbeladen_AV = ((m_onbeladen*hz_onbeladen)+(m_AV*hz_AV))/(m_onbeladen+m_AV); bz_onbeladen_VA bz_onbeladen_VV bz_onbeladen_AA bz_onbeladen_AV

= = = =

wb wb wb wb

-

az_onbeladen_VA; az_onbeladen_VV; az_onbeladen_AA; az_onbeladen_AV;

%Stap 2: %---------------------------------------%maximale versnelling %beladen amax_VA_beladen = ((1/wb)*az_beladen_VA*g)/((1/u)-(hz_beladen_VA/wb)); amax_VV_beladen = ((1/wb)*bz_beladen_VV*g)/((1/u)+(hz_beladen_VV/wb)); amax_AA_beladen = ((1/wb)*az_beladen_AA*g)/((1/u)-(hz_beladen_AA/wb));

amax_AV_beladen = ((1/wb)*bz_beladen_AV*g)/((1/u)+(hz_beladen_AV/wb)); %onbeladen amax_VA_onbeladen = ((1/wb)*az_onbeladen_VA*g)/((1/u)(hz_onbeladen_VA/wb)); amax_VV_onbeladen = ((1/wb)*bz_onbeladen_VV*g)/((1/u)+(hz_onbeladen_VV/wb)); amax_AA_onbeladen = ((1/wb)*az_onbeladen_AA*g)/((1/u)(hz_onbeladen_AA/wb)); amax_AV_onbeladen = ((1/wb)*bz_onbeladen_AV*g)/((1/u)+(hz_onbeladen_AV/wb)); %Statische aslasten %beladen mtotva_beladen= m1 + mtotvv_beladen= m1 + mtotaa_beladen= m1 + mtotav_beladen= m1 +

m_VA m_VV m_AA m_AV

+m3+m4; +m3+m4; +m3+m4; +m3+m4;

F_zva_beladen=(mtotva_beladen/wb)*(az_beladen_VA*g); F_zvv_beladen=(mtotvv_beladen/wb)*(bz_beladen_VV*g); F_zaa_beladen=(mtotaa_beladen/wb)*(az_beladen_AA*g); F_zav_beladen=(mtotav_beladen/wb)*(bz_beladen_AV*g); %onbeladen mtotva_onbeladen= mtotvv_onbeladen= mtotaa_onbeladen= mtotav_onbeladen=

m1 m1 m1 m1

+ + + +

m_VA; m_VV; m_AA; m_AV;

F_zva_onbeladen=(mtotva_onbeladen/wb)*(az_onbeladen_VA*g); F_zvv_onbeladen=(mtotvv_onbeladen/wb)*(bz_onbeladen_VV*g); F_zaa_onbeladen=(mtotaa_onbeladen/wb)*(az_onbeladen_AA*g); F_zav_onbeladen=(mtotav_onbeladen/wb)*(bz_onbeladen_AV*g); %Stap 3: %----------------------------------------------------------%-------------------- Acceleratie -------------------------% Bereken de acceleratie voor elke configuratie % Haal F uit de trekkrachtdiagram voor de wisselbak die je gebruikt for i = 1:aantal_stappen, if i == 1, a_VA_onbeladen(i) = F(2) / a_VV_onbeladen(i) = F(2) / a_AA_onbeladen(i) = F(2) / a_AV_onbeladen(i) = F(2) / elseif i > 1, a_VA_onbeladen(i) = F(i) / a_VV_onbeladen(i) = F(i) / a_AA_onbeladen(i) = F(i) / a_AV_onbeladen(i) = F(i) / end end

mtotva_onbeladen; mtotvv_onbeladen; mtotaa_onbeladen; mtotav_onbeladen; mtotva_onbeladen; mtotvv_onbeladen; mtotaa_onbeladen; mtotav_onbeladen;

for i = 1:aantal_stappen, if i == 1, a_VA_beladen(i) = F(2) / mtotva_beladen; a_VV_beladen(i) = F(2) / mtotvv_beladen; a_AA_beladen(i) = F(2) / mtotaa_beladen;

a_AV_beladen(i) elseif i > 1, a_VA_beladen(i) a_VV_beladen(i) a_AA_beladen(i) a_AV_beladen(i) end end

= F(2) / mtotav_beladen; = = = =

F(i) F(i) F(i) F(i)

/ / / /

mtotva_beladen; mtotvv_beladen; mtotaa_beladen; mtotav_beladen;

%-------------------- Onbeladen ---------------------------% Maak een loop voor elke configuratie % if a_VA_onbeladen(i1) > a_max_VA_onbeladen, dit geeft aan als de acceleratie van VA groter is dan de maximale acceleratie van VA, dan geldt het volgende % a_VA_onbeladen(i1) = amax_VA_onbeladen;, Dit zegt dat de acceleratie van VA de maximale acceleratie van VA wordt % Voor elke situatie een t_cumulatief en een delta_t berekenen, met een uitzondering voor de eerste positie, deze zit verwerkt in de loop bij if i1 == 1 % Dit doe je voor zowel beladen als onbeladen for i1 = 1:aantal_stappen, if a_VA_onbeladen(i1) > amax_VA_onbeladen, a_VA_onbeladen(i1) = amax_VA_onbeladen; end delta_t_onbeladen_VA(i1) = v_max / aantal_stappen / a_VA_onbeladen(i1); if i1 == 1, t_cumulatief_onbeladen_VA(i1) = delta_t_onbeladen_VA(i1); elseif i1 > 1, t_cumulatief_onbeladen_VA(i1) = t_cumulatief_onbeladen_VA(i1-1) + delta_t_onbeladen_VA(i1); end end for i1 = 1:aantal_stappen, if a_VV_onbeladen(i1) > amax_VV_onbeladen, a_VV_onbeladen(i1) = amax_VV_onbeladen; end delta_t_onbeladen_VV(i1) = v_max / aantal_stappen / a_VV_onbeladen(i1); if i1 == 1, t_cumulatief_onbeladen_VV(i1) = delta_t_onbeladen_VV(i1); elseif i1 > 1, t_cumulatief_onbeladen_VV(i1) = t_cumulatief_onbeladen_VV(i1-1) + delta_t_onbeladen_VV(i1); end end for i1 = 1:aantal_stappen, if a_AA_onbeladen(i1) > amax_AA_onbeladen, a_AA_onbeladen(i1) = amax_AA_onbeladen; end delta_t_onbeladen_AA(i1) = v_max / aantal_stappen / a_AA_onbeladen(i1); if i1 == 1, t_cumulatief_onbeladen_AA(i1) = delta_t_onbeladen_AA(i1); elseif i1 > 1, t_cumulatief_onbeladen_AA(i1) = t_cumulatief_onbeladen_AA(i1-1) + delta_t_onbeladen_AA(i1); end end

for i1 = 1:aantal_stappen, if a_AV_onbeladen(i1) > amax_AV_onbeladen, a_AV_onbeladen(i1) = amax_AV_onbeladen; end delta_t_onbeladen_AV(i1) = v_max / aantal_stappen / a_AV_onbeladen(i1); if i1 == 1, t_cumulatief_onbeladen_AV(i1) = delta_t_onbeladen_AV(i1); elseif i1 > 1, t_cumulatief_onbeladen_AV(i1) = t_cumulatief_onbeladen_AV(i1-1) + delta_t_onbeladen_AV(i1); end end %--------------------- Beladen ----------------------------for i1 = 1:aantal_stappen, if a_VA_beladen(i1) > amax_VA_beladen, a_VA_beladen(i1) = amax_VA_beladen; end delta_t_beladen_VA(i1) = v_max / aantal_stappen / a_VA_beladen(i1); if i1 == 1, t_cumulatief_beladen_VA(i1) = delta_t_beladen_VA(i1); elseif i1 > 1, t_cumulatief_beladen_VA(i1) = t_cumulatief_beladen_VA(i1-1) + delta_t_beladen_VA(i1); end end for i1 = 1:aantal_stappen, if a_VV_beladen(i1) > amax_VV_beladen, a_VV_beladen(i1) = amax_VV_beladen; end delta_t_beladen_VV(i1) = v_max / aantal_stappen / a_VV_beladen(i1); if i1 == 1, t_cumulatief_beladen_VV(i1) = delta_t_beladen_VV(i1); elseif i1 > 1, t_cumulatief_beladen_VV(i1) = t_cumulatief_beladen_VV(i1-1) + delta_t_beladen_VV(i1); end end for i1 = 1:aantal_stappen, if a_AA_beladen(i1) > amax_AA_beladen, a_AA_beladen(i1) = amax_AA_beladen; end delta_t_beladen_AA(i1) = v_max / aantal_stappen / a_AA_beladen(i1); if i1 == 1, t_cumulatief_beladen_AA(i1) = delta_t_beladen_AA(i1); elseif i1 > 1, t_cumulatief_beladen_AA(i1) = t_cumulatief_beladen_AA(i1-1) + delta_t_beladen_AA(i1); end end for i1 = 1:aantal_stappen, if a_AV_beladen(i1) > amax_AV_beladen, a_AV_beladen(i1) = amax_AV_beladen; end delta_t_beladen_AV(i1) = v_max / aantal_stappen / a_AV_beladen(i1);

if i1 == 1, t_cumulatief_beladen_AV(i1) = delta_t_beladen_AV(i1); elseif i1 > 1, t_cumulatief_beladen_AV(i1) = t_cumulatief_beladen_AV(i1-1) + delta_t_beladen_AV(i1); end end %Maximale acceleratie in G %beladen Gamax_VA_beladen = amax_VA_beladen/g Gamax_VV_beladen = amax_VV_beladen/g Gamax_AA_beladen = amax_AA_beladen/g Gamax_AV_beladen = amax_AV_beladen/g %onbeladen Gamax_VA_onbeladen Gamax_VV_onbeladen Gamax_AA_onbeladen Gamax_AV_onbeladen

= = = =

amax_VA_onbeladen/g amax_VV_onbeladen/g amax_AA_onbeladen/g amax_AV_onbeladen/g

%----------------------------------------------------------%----------------------------------------------------------%Grafieken plotten figure (1) plot (v,a_VA_beladen,'b:',v,a_VV_beladen,'g.',v,a_AA_beladen,'r:',v,a_AV_beladen,'m:') grid title ('Resultaten acceleratie beladen') xlabel('snelheid [m/s]') ylabel ('acceleratie [m/s^2]') legend ('VA','VV','AA','AV') figure (2) plot (v,a_VA_onbeladen,'b:',v,a_VV_onbeladen,'g.',v,a_AA_onbeladen,'r:',v,a_AV_onbeladen,'m:') grid title ('Resultaten acceleratie onbeladen') xlabel('snelheid [m/s]') ylabel ('acceleratie [m/s^2]') legend ('VA','VV','AA','AV') figure (3) plot (v,t_cumulatief_beladen_VA,'b:',v,t_cumulatief_beladen_VV,'g.',v,t_cumulatief_beladen_AA,'r:',v,t_cumulatief_beladen_AV,'m:') grid title ('Resultaten t_cummulatief beladen') xlabel('snelheid [m/s]') ylabel ('t_cumulatief [s]') legend ('VA','VV','AA','AV') figure (4) plot (v,t_cumulatief_onbeladen_VA,'b:',v,t_cumulatief_onbeladen_VV,'g.',v,t_cumulatief_onbeladen_AA,'r:',v,t_cumulatief_onbeladen_AV,'m:') grid title ('Resultaten t_cummulatief onbeladen') xlabel('snelheid [m/s]') ylabel ('t_cumulatief [s]') legend ('VA','VV','AA','AV')

6.2 Resultaat Module AUT01

Opdracht 5,

Student (naam)

….

Student (nummer) … Mogelijke configuraties

De volgende configuraties zijn mogelijk:  Motor voor, aandrijving achter: Configuratie VA  Motor voor, aandrijving voor: Configuratie VV  Motor achter, aandrijving achter: Configuratie: AA  Motor achter, aandrijving voor: Configuratie: AV Configuratie m2 [kg] Afstand az,2 Hoogte hz,2 [m] [m]

Massa motor+aandrijving

Overige massa’s

Overige parameters Resultaten Grafieken

VA

550

1.05

0.3

VV

520

0

0.4

AA

520

3.25

0.4

AV

550

2.3

0.3

Element

Massa [kg]

Afstand az [m]

Hoogte hz[m]

De massa het kale voertuig: m1

990

1.4

0.5

De massa van de bestuurder: m3

90

0.4

0.6

De massa van de passagiers en bagage: m4

140

1.4

0.6

•

De wielbasis wb is 1.9 m

•

Wrijvingcoëfficiënt μ=1.1

Resultaat:

configuratie

Acceleratietijd onbeladen [s] voor snelheidsgebied 0..100 km/u (=ca.28m/s)

Acceleratietijd beladen [s] voor snelheidsgebied 0..100 km/u (=ca.28m/s)

VA

4.6218

4.8389

VV

5.5423

6.8675

AA

4.1281

4.7569

AV

9.5373

Acceleratietijden

Resultaat

Configuratie

12.4564 2

Maximum acceleratie [m/s ]

statische aslast op aangedreven as (maat voor grip) [N]

onbeladen

beladen

rangorde

onbeladen

beladen

rangorde

VA

4.4139

9.0197

2

5283

6819

2

VV

7.0943

4.0369

3

11273

12041

3

AA

7.4723

13.0029

1

8641

10280

1

AV

4.8339

2.2244

4

7749

8409

4

Max. acc+ statische aslast

Keuze configuratie

kies op basis van prestaties en rijgedrag Ik kies daarom voor de configuratie VA. Ik heb deze configuratie gekozen omdat er bij deze configuratie sportief kan worden gereden door de achterwiel aandrijving. Ik heb niet voor de AA aandrijving gekozen omdat er achterin de auto geen plek is voor de motor en omdat er dan de kans op onderstuur groter is.

Plaatje configuratie met componenten aandrijflijn

Aandrijfassen + diffirentieel Motor

Cardan-as Ruimte voor opmerkingen

7

Referenties     

College’s aandrijvingen Voorbeeld Casus (Auteur: dhr. Hogt) Reader_AUTO01_aandrijving_v3 (Auteur: dhr. Hogt) Opdrachten Reader (Auteur: dhr. Hogt) Klasgenoten: o Max de Jong o Gino van Luijn o Jochem de Koning