Automobil pro amatérské závody za účelem půjčování lidem aby si zařádili Hlavní myšlenka projektu spočívá v sestavení univerzálního trubkového rámu s motorem, nápravami řízením a jednoduchým interiérem s možností uchycení různých karoserií klasických legendárních aut (jako například VW Beetle, Trabant, Škoda 100), které by bylo možno vyrobit za pomocí 3D print technologie. Vozítka by byla konstruována s ohledem na spolehlivost, životnost, odolnost a jednoduchost, přitom se zachováním atraktivity a originálního vzhledu jednotlivých vozů. Předpoklad je, že vozítka by nebyla v měřítku 1:1 s originály, avšak menší, takové větší motokáry s ohledem na náklady na výrobu a následnou údržbu. Následující výpočty se týkají uchycení vytisknuté karoserie na trubkový rám, jedná se o hrubý výpočet počtu šroubů a jejich velikosti. Nepočítá se spoustou faktů, které by se ve skutečnosti určitě realizovali, jako například s vyztužením karoserie v místech uchycení, s gumovými nárazníky vpředu a v zadu atd.
Hmotnost vozidla
Rychlost nárazu
mauta := 600kg Ekin :=
1
v := 25
km
Fn :=
4
sn := 10cm
hr
2
m ⋅v 2 auta
dráha nárazu (pružnost karoserie)
Ekin
síla působící při nárazu
sn 5
Ekin = 1.447 × 10 J
Fn = 1.447 × 10 N
Jako materiál pro výrobu karoserie 3D tiskem uvažuji plast PE500, který má: napětí na mezi kluzu napětí na mezi pevnosti τk := 28
N
δp := 38
2
mm
N 2
mm
Uchycení karoserie je provedeno pomocí karosářských podložek s průměrem podl := 5cm
Tloušťku plastove karoserie jsem zvolil tl := 3mm Střižná plocha karoserie pod podložkou je −4
Ss := π⋅ podl⋅ tl = 4.712 × 10
2
m
Počet šroubů s podložkami v blízkosti nárazu
n :=
Fn Ss⋅ τk
= 10.965
n := ceil( n ) = 11
n = 11
Poznámka: Jsem si vědom, že toto jsou dost amatérské výpočty, počítám se střižnou plochou okolo podložky avšak plast se okolo ní nejdříve ohýbá, čímž se stává výpočet předimenzovaný, což ale není naškodu. Dále pak není určená velikost plochy na kterou se síla nárazu rozprostře, ta bude ale různá při nárazu z boku, či zezadu a při takto složitém tvaru karoserie si ani přesný výpočet neumím přestavit, napadá mě to jedině odsimulovat v programech jako Autodesk Muliphysics atd. Předpokládám však, že vypočítaný počet devíti šroubů by se vztahoval například na plochu dveří, kde by se pro jistotu vhodně umístilo šroubů dokonce víc. Pro dimenzování uchycení jsem také počítal s napětím na mezi kluzu, tudíž by vozidlo mělo vydržet boční náraz v zadané rychlosti bez
viditelného poškození. Uznávám však, že realita může být jiná, velmi záleží na místě působící síly, uprostřed mezi šrouby toho vydrží díky elasticitě víc než těsně vedle šroubu. Velikost Síla působící při nárazu na jeden šroub šroubu při nárazu působí na šroub tahová síla protože plast Fn ⋅ 1.1 se začne příčit o podložku a tím "vytahovat šroub" 4 Fp := = 1.447 × 10 N 1,1 je činitel nerovnoměrnosti dotažení šroubů ve n výsledku bude tahová síla menší, ale lepší to předimenzovat, než aby pak byl problém činitel těsnění ψ := 0.5 Horní síla ve šroubu
4
Fh := ( 1 + ψ) ⋅ Fp = 2.17 × 10 N
σdt := 0.6⋅ 390 MPa = 234 ⋅ MPa Fh
R e := 390MPa Pro šroub pevnosti 5,6 Míjivě zatížený šroub, proto 0,6x
2
S3 := = 92.741⋅ mm σdt
V tabulce níže jsem vybral šrouby M14, nedovedu si přestavit jejich přetržení, Podle mě by stačily i šrouby M8, protože dost energie spolkne pružnost plastu a při nárazu se většina síly opře o železný nosník a jen malou částí bude páčit ten šroub ven
Závěrem bych chtěl říct, že projekt byl zajímavý, ačkoliv jsem ze začátku měl představu o větší propracovanosti, bohužel jsem nějak neodhadl časovou náročnost tak rozsáhlého tématu jako je automobil. Udělal jsem perfektní 3D model desighnu VW Beetle i včetně textur v programu 3D Max, což zabralo strašně moc času a potom jsem chtěl udělat kompletní model podvozku včetně uložení kol, řízení, ucycení motoru a celého rámu v AutoCadu, tam jsem toho již moc nestihl, nakreslil jsem kolo s uložením (nakreslil jsem toho víc ale AutoCad velmi často padal, možná za to může absence ovladače graf. karty od výrobce - dělaly to všechny verze autocadu co jsem zkoušel) a následně odsimulovat vzniklý rám v Autodesk Multiphysics a k tomu jsem se tedy nedostal vůbec. Každopádně mi to dalo jednu důležitou věc a to, rozmyslet si dopředu než něco dělám, jak to bude náročné a kolik jsem toho reálně schopen stihnout a podle toho se rozhodnout jak moc do detailů budu danou věc dělat, snad z toho bude poučení pro příště :-)
ení jsem také počítal s
vá síla protože plast
ě odsimulovat vzniklý
