IV. ELEKTROMOBIL VERSENY

110. JárMűSzakik

IV. ELEKTROMOBIL VERSENY MŰSZAKI PÁLYÁZAT

Csapatnév:

110. JárMűSzakik Debreceni Egyetem

Darai Sándor Nagy Norbert Uzonyi Gábor Miklósi Timea Nagy Károly

DEBRECEN, 2011. 11. 25.

110. JÁRMŰSZAKIK

1-- 2 IV. ELEKTROMOBIL VERSENY – Műszaki Pályázat

110. JÁRMŰSZAKIK

TARTALOMJEGYZÉK: Oldal 1. Vázszerkezet

….........................................................................

3.

2. Ülés

….........................................................................

4.

3. Kerék felfüggesztés ….........................................................................

5.

4. Kormányzás

….........................................................................

6.

5. Fék

….........................................................................

7.

6. Hajtás

….........................................................................

8.

7. Biztonsági elemek

….........................................................................

9.

8. Egyéb

….........................................................................

10.


110. JÁRMŰSZAKIK

1. Vázszerkezet 1.1

Alapanyag

/

Alumínium AlMgSi 0,5 F22 Reh=220 MPa 1.2

Keresztmetszetek Főtartók: 30x15 zártszelvény élébe fordítva, 1,5 mm-es falvastagság Egyéb vázelemek: 16 átmérőjű, 1,5mm-es falvastagságú cső Fúrótartók: 80x20-as zártszelvény (2db) (Kép1.1) Fogaskeréktartók: 40x20-as zártszelvény (2db) (Kép 1.1)

1.3

Kötések Módja Hegesztett kötések kézi technikával, AWI készülékkel

1.4

Főbb Méretek (Kép 1.2)

Kép 1.1


110. JÁRMŰSZAKIK

Kép 1.2


110. JÁRMŰSZAKIK

A Vázra egy végeselemes analízis elvégzése során azt az eredményt kaptuk, hogy a legnagyobb terhelést az ülést tartó két alsó keresztrúd kapta. Elmozdulásra méretezve ez az érték 2,34 mm (kép1.3). A következő ábra (kép 1.4) a vázban ébredő feszültségeket szemlélteti. Innen leolvasható hogy a maximális feszültség ami a vázban ébred 46,98 MPa, ami egy elfogadható érték a

220 MPa szakítószilárdságú vázanyaghoz.

Kép 1.3


110. JÁRMŰSZAKIK

Kép 1.4 Biztonsági méretek:


110. JÁRMŰSZAKIK

2. Ülés 2.1

Felépítés Üvegszál erősítésű műgyantából készült versenyülés.

2.2

Rögzítés Hat ponton a vázhoz csavarozva.

2.3

Burkolat

Kép 2.1 1-- 8 IV. ELEKTROMOBIL VERSENY – Műszaki Pályázat

110. JÁRMŰSZAKIK 3. Kerék felfüggesztés

3.1

Méretek

Első kerék felfüggesztés (kép 3.1)

Kép 3.1


110. JÁRMŰSZAKIK Hátsó kerék felfüggesztés (kép 3.2)

Kép 3.2

Kerék: 16”-os kerékpárkerék

3.2

Rugózás (ha van) Nincs.

3.3

Csapágyazás Első kerékcsapágyak: SKF-A 4059/A 4138 (kép 3.1) Hátsó kerékcsapágyak: SKF-61802 (kép 3.2)


110. JÁRMŰSZAKIK 4. Kormányzás 4.1

Méretek

Kép 4.1 1- kormánytengely 2- kormányrudak 3- gömbcsuklók 4- első felfüggesztés


110. JÁRMŰSZAKIK

4.2

Anyagok Alumínium (AlMgSi F22)

4.3

Működtetés módja (kormánykerék vagy rúd) Kormánykerékkel, rudazaton keresztül, gömbcsuklós kapcsolással.

5. Fék 5.1

Kialakítás Mechanikus kerékpár tárcsafék, minden tengelyen 160mm-es tárcsával. Üzemi fék: a két első kerék lesz fékezve a leírt módon. Rögzítő fék: az üzemi féktől függetlenül a bal hátsó keréken lévő fékszerkezet.

5.2

Működtetés Fékpedállal, mechanikus úton bowdennel. 1-- 12 IV. ELEKTROMOBIL VERSENY – Műszaki Pályázat

110. JÁRMŰSZAKIK

5.3

Rögzítés A féknyergek rögzítése az első kerekek esetében közvetlenül az első konzolokon történik. (Kép 5.1) A hátsó kerekek esetében közvetlenül a vázhoz. Rögzítő fék a bal hátsó tárcsa rögzítésével.

Kép 5.1


110. JÁRMŰSZAKIK

6. Hajtás 6.1

Gépek rögzítése

Kép 6.1

A gépeket tengelyirányban 80×20 mm-es zártszelvénybe mart két darab koncentrikus furat rögzíti. A külső furat peremén a fúrók adott keresztmetszete felfekszik. A fúrók elfordulását a felfogatás két végén elhelyezkedő hajlított rúd akadályozza meg, ami az akkumulátor alatt támaszkodik. A fúrók akkumulátorai összeérnek, ezáltal támasztják egymást. Végül a fúrók leszorítása egy rúddal történik amit egy speciális kialakítású lemezalkatrész rögzít.


110. JÁRMŰSZAKIK

6.2

Áttétel 1. A fúrók és a hajtott lánckerék közötti áttétel

z1 (hajtó lánckerék)=17 z2 (hajtott lánckerék) =18

2. Közlőtengely és a váltóbehajtó tengely közötti áttétel (fogaskerékpár) z1(közlőtengely)=55 z2(váltóbehajtó)=20

3. Simson-váltó áttételei (gyári adatok) I. fokozat : 0,227 II. fokozat : 0,41 III. fokozat : 0,53 IV. fokozat : 0,645

4. A végáttétel (IV. fokozat) ffúró=700 min-1=11,66 s-1


110. JÁRMŰSZAKIK

A végáttétel számítása egy speciálisan erre a célra létrehozott excel táblázat alapján történt.


110. JÁRMŰSZAKIK

1. A Számítógépes program leírása A program A-D oszlopig terjedő része (3. ábra) a fúró gyári adatainak bevitelére szolgál. Ezek rendre: a fúró motorjának terheletlen fordulatszáma ( N max ), álló helyzetben kifejtett (maximális) nyomatéka ( Tmax ), valamint a fúróba beépített lassító áttételek értéke az 1. és 2. sebességfokozatban ( x1 és x 2 ). Az E-I oszlopig terjedő rész kiszámítja a motor T N  jelleggörbéjének b meredekségét, valamint a kiválasztott sebességfokozatban (példánkban 1. sebességfokozat) a fúró által álló helyzetben kifejtett (maximális) T *max forgatónyomatékot, és a fúró T N  görbéjének b * meredekségét: T 2 b  tg   max , T *max  Tmax  x1 , b*  b  x1 N max


110. JÁRMŰSZAKIK

3. ábra: A program A-I oszlopig terjedő része

Ezek az adatok már meghatározzák a motor és a fúró T N  görbéit: T N  fúró  T * max  b*  N T N motor  Tmax  b  N , A program J-Q oszlopig terjedő része (4. ábra) a jármű további műszaki adatainak bevitelére szolgál. Ezek rendre: a beépített fúrók száma ( n ), a lánchajtásnál alkalmazott áttétel ( x , gyorsító áttételnél 0  x  1 ), a lánchajtás hatásfoka (  ), a jármű légellenállási tényezője ( c ), kerekeinek sugara ( R ), a kerekeknél ébredő gördülési ellenállási erő nagysága ( Fgörd ), a jármű össztömege ( m ). Végül itt vihető be a jármű menetideje ( t ).


110. JÁRMŰSZAKIK

4. ábra: A program J-Q oszlopig terjedő része A gördülési ellenállási erőt és közegellenállási tényezőt a programon kívül kell meghatározni az alábbiak szerint (Budó Á, 1994): 1 Fgörd  0  m  g , c  k    Amax 2 Az összefüggésekben szereplő  0 , k ,  , Amax mennyiségek rendre a következők: gördülési ellenállási tényező, a jármű alaki tényezője, a levegő sűrűsége, a jármű menetirányra merőleges legnagyobb felülete. A program R-U oszlopig terjedő része (5. ábra) kiszámítja az M ( N ) gyorsító nyomaték-fordulatszám és F ( v ) gyorsító erő-sebesség függvényekben szereplő alábbi konstansokat: M B M max  n  x   T * max , B  b*  n   x 2 , Fmax  max ,   R 2   R2 Ahol M max és Fmax a járművet álló helyzetben gyorsító (maximális) forgatónyomaték és erő, B és  pedig rendre az M ( N ) és F ( v ) függvények meredeksége.


110. JÁRMŰSZAKIK

5. ábra: A program R-U oszlopig terjedő része

Ezt követően az M ( N ) és F ( v ) függvények: M N   M max  B  N , F v   Fmax    v A program V-AD oszlopig terjedő része (6. ábra) kiszámítja az álló helyzetből induló jármű vt  sebesség-idő és st  út-idő függvényeiben szereplő A , B , C , D , C1 , és C 2 konstansokat, valamint a jármű által t idő alatt elérhető sebességet ( v ) és megtett utat ( s ), továbbá a végsebességet ( v max ). A vt  és st  függvények meghatározásához megoldottuk a jármű mozgásának differenciálegyenletét. Ehhez tekintsük a 6. ábrát, amelyen szereplő sematikus rajzon feltüntettük a járműre ható erőket. A mozgás irányába ható gyorsító, légellenállási és gördülési ellenállási erők erőtörvényei az alábbiak (Budó Á, 1994): 

F  Fmax    v  Fmax    s ,

2

Flég  c  v  c  s , 2

Fgörd  0  Fn  0  m  g


110. JÁRMŰSZAKIK

, 6. ábra: A program V-AD oszlopig terjedő része A jármű mozgásegyenlete az alábbi alakban írható: 

F  Flég  Fgörd  m  a  m  s Az erőtörvényeket beírva a mozgásegyenletbe az alábbi differenciálegyenletet kapjuk: 

2



Fmax    s  c  s  0  m  g  m  a  m  s A fenti egyenletet átrendezve:  c  2   Fmax   s   s  0  g  s m m m F  c Bevezetve az A   , B  max   0  g , C  , D  A2  4  B  C konstansokat: m m m 2





 C  s  A  s B  s A fenti differenciálegyenlet szeparálható:  1 d s  dt 2   C  s  A  s B A számítási részletek mellőzésével innen a vt  függvény:


110. JÁRMŰSZAKIK D 1  e  D t C1  A    D t  C1  2C 1  e 2C Az st  függvényt a vt  függvény integrálásával kapjuk: 

vt   st  





DA 1 t  ln 1  e  D t C1   C2 2C C A C1 és C 2 konstansok meghatározhatók az st  és vt  függvények t  0 időpillanatban vett értékeiből. A program a nyugalomból induló járműre végzi el a számításokat, tehát s0   0 , v0   0 . Ekkor a C1 és C 2 konstansok: st  

C1 

 D  A 1 ,  ln D  D  A 

C2  



1  ln 1  e  C

D C1



A végsebességre vonatkozó összefüggést a vt  függvényből t   határesetben kapjuk, azaz: D 1  e  D t C1  A DA vmax  lim vt   lim     D  t  C  t 0 t 0 2C 1 2C 2C 1 e A program AE-AJ oszlopig terjedő része (7. ábra) kiszámítja, és közös koordináta F v   Fmax    v rendszerben ábrázolja az gyorsító erő-sebesség és

Fell v   c  v 2  0  m  g menetellenállási erő-sebesség függvényeket. A két függvény metszéspontjához tartozó sebesség a jármű végsebessége, hiszen itt éri el a menetellenállási erő nagysága a gyorsító erőét, így erről a sebességről nincs további gyorsítás. A programnak ezzel a részével így leellenőrizhető a sebesség-idő függvényből meghatározott végsebesség.

7. ábra: A program AE-AJ oszlopig terjedő része 1-- 22 IV. ELEKTROMOBIL VERSENY – Műszaki Pályázat

110. JÁRMŰSZAKIK Felhasznált szakirodalom Walkenbach J. (2003) Excel 2003 Bible, Wiley Publishing Inc., Indianapolis, Indiana, ISBN 0764539671. Budó Á. (1994) Mechanika, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, ISBN 9631859703.

Hivatkozás: G. Á. Szíki: Computer program for the calculation of the performance parameters of electromobiles, Int. Rev. Appl. Sci. Eng. 2 (2011) 2, 1-6.

A tervezett járművünk mérhető és számolható paramétereit megadva a táblázat alapján számolt végáttételünk egy 0,53-as gyorsító áttétel a fúrók és a hajtott kerék között.

Kép 6.2


110. JÁRMŰSZAKIK

1,2,3,4: fúrók által közvetlenül hajtott lánckerekek 5: a fő terhelést elviselő tengely (átmérő:12) 6: hajtott tengely (átmérő: 10) 7: hajtott lánckerék 8: közlőtengely 9: gyorsító fogaskerék áttétel 10: 4 sebességfokozatos Simson váltó 11: rugalmas tengelykapcsoló 12: szabadonfutó

6.3

Hajtáslánc

Kép 6.2

6.4

Fő méretek

Kép 6.6.1

6.5

Fogszámok

1,2,3,4-es számú lánckerekek fogszáma 17 7-es számú hajtott lánckerék fogszáma 18 9-es számú fogaskerék áttétel fogszámainak az aránya 55:20 10-es számú váltó a 6.2.3 pont alatt


110. JÁRMŰSZAKIK 6.6

Átmérők

A 6.2 képen 4-es számmal jelölt lánckerék tengelyének méretezése

Kép 6.6.1 Mc= 2*Mfúró max=2*25 Nm= 50 Nm dmeg= 880 MPa (41CrMo4) Ffúró= F1=8*Ffúró =5820,7 N Mh= 46,56 Nm


110. JÁRMŰSZAKIK FA=FB= 2910,35 N Mh=46,56 Nm

Hajtott kerék tengelyének méretezése

Legnagyobb csavaró nyomaték (I. fokozat)


110. JÁRMŰSZAKIK

A 8-as számmal jelölt közlőtengely méretezése

=79,2 Nm =184,27 Nm


110. JÁRMŰSZAKIK

= 209,4 mm3

6.7

Terhelések

6.6 pont alatt

6.8

Szabadonfutók FAG HF szériájú szabadonfutók a fúrók és fogaskerekek tengelye között.

6.9

Sebességváltók

Simson 4 sebességes váltó. A váltó eredeti váltókarja és az autóba az ülés mellé beépített váltókar közötti kapcsolatot rudazat biztosítja.


110. JÁRMŰSZAKIK

6.10

Csapágyazások

Kép 6.3

1,2,3-as számú csapágyak: SKF: E2_6000_2Z_C3 4-es számú csapágyak: SKF: E2_6001_2Z_C3

7. Biztonsági elemek

7.1

Burkolatok Icarex hőre feszülő, lakkozható sárkányrepülő anyag.


110. JÁRMŰSZAKIK

7.2

Biztonsági öv Szabványos három pontos övfeszítő nélküli biztonsági öv az 1-2-3 pontokon rögzítve.

Kép 7.1 7.3

Bukókeret

A váz része, 16*1,5 alumínium cső (AlMgSi F22). A pilóta feje fölött 10 cm-es biztonsági távolsággal.

7.4

Bukósisak Zárt, állvédős bukósisak.

7.5

Védőruha Versenyoverál 1-- 30 IV. ELEKTROMOBIL VERSENY – Műszaki Pályázat

IV. ELEKTROMOBIL VERSENY

Recommend Documents