Studiul organizarii generale si a formei constructive a au tovehiculului de proiectat

Studiul organizarii generale si a formei constructive a au tovehiculului de proiectat

1Predeterminarea formei si a dimensiunilor spatiului util

Dimensionarea spatiului util trebuie facuta cat mai corect avandu-se in vedere ca pasagerii ,dar mai ales conducatorul auto sa aiba acces cat mai usor la comenzile automobilului,iar solicitarile la care sunt supusi sa fie minime pentru a evita anumite boli profesionale.Foarte important pentru conducatorul automobilului este ca vizibilitatea sa fie foarte buna pentru ca sofatul sa fie cat mai sigur.

1.1Prederminarea formei si dimensiunilor postului de conducere

Amenajarea interioara a postului de conducere si a spatiului util in cazul autoturismelor se face conform STAS 12613-88 inlocuit de SR ISO 3958:2000.Fiind vorba de autoturism cabina pentru pasageri este amplasata la mijloc pentru ca acestia sa fie cat mai bine protejati contra accidentarii."Caroseria de securitate" se obtine prin urmatoarele masuri:rigidizarea constructiei fara reducerea vizibilitatii,folosirea unei tapiserii de grosime mare pe tavan si pe peretii laterali,montarea unor manere pentru usi,montarea unor air-baguri frontale sau laterale,tapisarea butucului volanului, a bordului si a parasolarelor,folosirea coloanei de directie telescopic si a unui volan usor deformabil pe directie axiala,montarea parbrizuluiastfel incat la deformarea caroseriei geamul sa sara in afara.

In figura 1,sunt prezentate dimensiunile postului de conducere.

Punctul R, defineste punctual de referinta al locului de asezare(al scaunului) si reprezinta central articulatiei corpului si a coapsei unui manechin bidimensional,conform STAS R 10666/3-76 sau tridimensional conform STAS R 10666/2-76.Punctul R este un punct stabilit constructive de catre producator si indicat pentru fiecare scaun determinat in raport cu sistemul de refrinta tridimensional.

In figura 2, este prezentat manechinul bidimensional.Aceste manechine sunt in numar de trei si sunt diferentiate prin lungimile segmentelor piciorului pentru gamba si pentru coapsa, deoarece s-a constat ca dimensiunile torsului variaza nesemnificativ.Cele trei manechine sunt simbolizate prin procentajele 10,50 Si 90.Semnificatia acestui procentaj este urmatoarea:pentru manechinul cu procentaj 90 inseamna ca dintr-un numar de adulti,90% dintre ei au lungimile si mai mici sau cel mult egale cu lungimile corespunzatoare acestei tipodimensiuni de manechin,pentru manechinul cu procentaj 50,50% din numarul de adulti au segmentele si mai mici sau cel mult egale cu lungimile segmentelor corespunzatoare acestei tipodimensiuni de manechin,iar pentru manechinul cu procentaj 10,10 % din numarul de adulti au lungimile acestor segmente mai mici sau cel mult egale cu lungimile corespunzatoare acestei tipodimensiuni de manechin.

Dimensiunile ce contureaza postul de conducere al autovehiculului de proiectat sunt unghiul de inclinare spre inapoi β ,distanta verticala de la punctul R la punctul calcaiului ,cursa orizontala a punctului R,diametrul volanului D,unghiul de inclinare a volanului α,distanta orizontala intre centrul volanului si punctul calcaiului si distanta verticala intre central volanului si punctual calcaiului

In figurile 3 si 4 se pot observa atat dimensiunile postului de conducere ale autovehiculului impus prin tema cat si dimensiunile tuturor celor sapte scaune si felul in care acestea sunt dispuse.

2.Intocmirea schitei de organizare generala

In vederea intocmirii schitei de organizare generala a autoturismului de proiectat s-a pornit de la modelul similar de referinta convenabil ales la capitolul 1si s-a convenit ca modelul ce urmeaza a fi proiectat sa indeplineasca urmatoarele caracteristici tehnice: motorul este cu patru cilindrii in linie amplasat transversal in fata ,ambreiajul este monodisc uscat cu arc diafragma actionat hidraulic,schimbatorul de viteze este mecanic cu 5+1 trepte, transmisia se face la rotile din fata,iar suspensia fata este de tip MC Pherson, cea spate fiind multibrat,In figura 5 se pot observa principalele subansamble ce compun automobilul.

Motorul este pozitionat transversal in vederea obtinerii unui spatiu marit.

Rezervorul de combustibil este pozitionat intre cele doua roti din spate, astfel incat sa nu obstructioneze bratele suspensiei , dar in acelasi timp sa fie cat mai aproape de sol, pentru a obtine un centru de greutate cat mai jos

Roata de rezerva este situata in spatele autoturismului si mai exact prinsa sub automobil pentru a oferi un spatiu util cat mai satisfacator.

3 Determinarea pozitiei centrului de masa al automobilului si verificarea stabilitatii sale longitudinale

1 Determinarea pozitiei centrului de masa al automobilului

Pentru determinarea centrului de masa al autovehiculului se va alege un sistem de axe de coordonate (X,Z) care se va pozitiona pe schita de organizare generala.Pe aceasta schita se vor preciza toate centrele de greutate ale subansamblelor anlizate in capitolul 2, tabelul 2.2.

Pozitia centrului de greutate se va determina pentru doua cazuri.

Cazul 1:automobilul cu conducator ,fara pasageri sau fara incarcatura.

Cazul 2:automobilul incarcat complet cu sarcina utila.

Pentru deteminarea pozitiei centrului de greutate al autovehiculului se folosesc relatiile:

si

in care este masa subansamblului j, in kg,iar si sunt coordonatele centrului de greutate al subansamblului j,fata de sistemul de axe,XOZ, ales in mm.

In legatura cu pozitia centrului de masa pentru o persoana asezata dpe scaun :in cazul scaunelor fixe ,centrul de masa se afla la distanta 50 mm fata de punctul R ,in sensul de mers,iar in cazul scaunelor reglabile acesta distanta este de 100 mm.Inaltimea centrului de masa pe verticala ,fata de punctul R, are valoarea medie 180 mm.

Folosind formulele de mai sus s-au calculat pozitiile centrelor de masa ale tuturor ansamblelor valorile lor fiind centralizate in tabelul

Tabelul Determinarea centrului de masa al automobilului,in cele doua situatii

In urma efectuarii calculelor s-au obtinut urmatoarele valori: =1160mm, mm pentru cazul 1 si mm pentru cazul 2, reprezentand coordonatele centrului de greutate in cele doua cazuri specificate.Acest lucru inseamna ca centrul de greutate in primul caz este si centrul de greutate in al doilea caz este

2 Determinarea incarcarilor statice la punti, corespunzatoare celor doua stari de incarcare

Dupa stabilirea centrelor de masa se determina incarcarile statice la cele doua punti corespunzatoare celor doua stari de incarcare.Pentru determinarea lor se folosesc formulele:

si pentru cazul 1, iar pentru cazul 2

si

si reprezinta distantele de la centrul de masa la puntea fata respectiv puntea spate.

a si b reprezinta distantele de la centrul de masa la puntea fata respectiv puntea spate

Astfel, si 1655=705 kg reprezentand incarcarile statice pentru primul caz.

Pentru cazul 2 , 2240=997 daN si 2240=1243 daN

Calculand procentual obtinem in cazul 1(automobilul cu conducator ,fara pasageri sau fara incarcatura) 100= 57[%] si

Procedand la fel si in cazul 2(automobilul incarcat complet cu sarcina utila) obtinem:

100=45[%] si

Pentru aprecierea solicitarii drumului din punctual de vedere al incarcarilor la punti se utilizeaza urmatoarea marime:

[10³ daN]

G₁⁴+G₂⁴)/(10*G_a)=(0.997⁴+1.243⁴)/(10

Verificarea capacitatii de trecere si a stabilitatii longitudinal

Valorile parametrilor geometrici au fost luati in considerare inca din faza de predeterminare a parametrilor dimensionali ai automobilului ei fiind definitivati odata cu intocmirea schitei de organizare generala si a desenului de ansamblu.Din figura 5 se poate obeserva ce valori au parametrii geometrici necesari pentru aceasta verificare.Astfel, unghiul de atac =15º si unghiul de degajare =18º.Unghiul de rampa trebuie sa fie cel putin egal cu unghiul pantei maxime impuse prin tema de proiect p_max = 25%.

Calculand unghiul pantei maxime se obtine:

º

Conditiile cele mai dificile la inaintare pentru automobile sunt in general urcarea pantei maxime impusa prin tema de proiectare p_max =tg(

Asa cum s-a impus prin tema automobilul de proiectat are puntea motoare in fata(4x2),acest lucru insemnand faptul ca expresia unghiului limita de patinare sau de alunecare(cand rotile ajung la limita de aderenta) este urmatoarea:

unde reprezinta coeficientul de aderenta longitudinala.

Calculand unghiul de alunecare in cele doua cazuri(automobilul decat cu conducatorul auto si automobilul complet incarcat) se obtine:

º,

si

14.90 º.

in care

In tabelul 4 se poate observa ce valori ia unghiul de alunecare in functie de coeficientul de adherenta.

Tabelul 4.Variatia unghiului de alunecare fata de coeficientul de aderenta.

Graficul de mai jos reprezinta variatia unghiului de alunecare din cele doua cazuri in functie de coeficientul de aderenta.

In urma rezultatelor obtinute se poate concluziona faptul ca autoturismul de proiectat poate urca panta impusa prin tema, p_max = 25%,in ambele cazuri de incarcare.

La deplasarea pe drumul cu panta maxima impusa prin tema nu trebuie sa se produca rasturnarea autovehiculului.Unghiul limita de rasturnare pentru cele doua cazuri este dat de relatiile:

=arctg( arctg(

=arctg( arctg(

Conditiile de stabilitate longitudinala la deplasarea automobilului pe panta maxima impusa sunt:

In urma verificarilor facute se constata faptul ca automobilul de proiectat nu se va rasturna si nici nu va intra in alunecare pana la atingerea valorii maxime a pantei impuse prin tema.

4.Alegerea pneurilor si stabilirea caracteristicilor acestora

Numarul de pneuri cu care va fi echipat autovehiculul se alege avand in vedere ca incarcarea lor sa fie uniforma si conforma cu recomandarile din standarde.La alegerea pneurilor si jantelor trebuie sa se aiba in vedere destinatia autovehiculului si performantele acestuia.

Incarcarea statica pe pneu corespunzatoare sarcinii utile maxime calculate va fi:

(4.1)

Avand in vedere ambele cazuri de incarcare se vor calcula sarcinile utile pentru fiecare dintre cele doua.

Cazul 1:automobilul este neincarcat

Incarcarea unui pneu pe puntea fata:

=475 daN   

Incarcarea unui pneu pe puntea spate:

=352.5 daN   

Cazul 2:automobilul este incarcat complet

Incarcarea unui pneu pe puntea fata:

=498.5 daN   

Incarcarea unui pneu pe puntea spate:

=621.5 daN   

Studiind incarcarile statice pe pneu corespunzatoare sarcinii utile tinand cont de ambele cazuri de incarcare, alegerea pneurilor se va face tinand cont de incarcarea static cea mai mare adica in cazul nostru aceasta are valoarea =621.5 daN.Capacitatea portanta necesara pneului definita ca fiind incarcarea radial maxima suportata de aceasta va fi:

max

unde =0.90 si max =621.5 daN.

Efectuand calculul rezulta:=621.5/0.90=690.5 daN.

Pentru incercarile calculate s-a constatat ca pneurile cele mai indicate pentru pentru cele doua serii sunt 195/65 R15 .Alegerea acestora s-a facut tinandu-se cont si de modelele similare.Indicele de viteza ales este T si corespunde unei viteze maxime admisibile de 190 km/h,acest lucru insemnand ca se indeplineste cerinta vitezei maxime a autovehiculului de proiectat si anume 175 km/h.

Tabelul 5

Raza libera se calculeaza in functie de diametrul exterior folosind formula

Raza de rulare se poate determina folosind urmatoarea formula:

=295.04 mm

unde λ=0.930 reprezinta coeficientul de deformare

Valoarea razei statice se determina folosind relatia de calcul: corespunzatoare anvelopelor radiale.Efectuand calculul se obtine =2869 mm.

Anvelopele alese sunt in conformitate cu cerintele impuse prin tema si anume de a asigura parametri de trecere cat mai buni si o aderenta buna.Se aleg anvelopele 195/65 R15 care sunt cele mai folosite dintre modelele similare alese. Pentru aceste anvelopele se aleg corespunzator si jantele. Acestea vor fi din aliaj usor ca si la modelele similare cu diametrul exterior de 15 inch.