podvozek (nebo rám) je konstrukce, která vyhledá a připojí všechny ostatní části vozidla. Poskytuje také chráněný prostor pro cestující.
typy podvozků
existuje více typů podvozků, ale všechny lze rozdělit do jednoho ze dvou přístupů:
- Použití délky kulaté nebo hranaté trubky, nebo jiné konstrukční kovové tvary se tvoří struktury podvozku (Space frame, multi-trubky, žebřík, rám)
- Použít připojil panely tvoří podvozek konstrukce (Monocoque, Unibody)
Oba přístupy mohou poskytnout strukturu schopen montáž dalších komponentů vozidla, ale každý má své vlastní výhody a nevýhody.
Spaceframe Podvozek
Spaceframe podvozku používá mnoho střih a tvarované kusy konstrukční kovové trubky (obvykle ocel) spojeny dohromady tvoří silný rámec. Diagram SF1 níže z knihy Ron Champion „Sestavte si svůj vlastní sportovní vůz za pouhých £250“ ukazuje příklad podvozku vesmírného rámu.
Diagram SF1. Spaceframe podvozek pro“ Lowcost “ auto. Z knihy Ron Champion “ Sestavte si svůj vlastní sportovní vůz za pouhých 250 liber a závodte s ním!“,
princip konstrukce spaceframe je použití triangulace trubek k vytvoření tuhé struktury. Diagramy SF2 a SF3 níže ukazují, jak se triangulace používá k rigidizaci struktury:
Diagram SF2. Nevyztužená krabice (jedna chybí po stranách) se snadno deformuje.
ne-triangulovaný box má velmi malou sílu. Můžete to vidět v akci výše. Když se ruka tlačí proti rohu krabice, tvar se deformuje do rovnoběžníku.
Teď, když jsme cross-brace nebo triangulaci box s trubkou, síla se výrazně zvýšil:
Diagram SF3. Krabice s příčníkem tvoří dva trojúhelníky (zobrazené červeně) a říká se, že jsou triangulovány. Síla působící na krabici se snaží vytáhnout příčník od sebe.
v diagramu SF3 výše je trubka tažena napnutím, jako by se rohy krabice, kde je připevněna, snažily roztrhat. Vzhledem k síle trubice v tahu se krabice nedeformuje do rovnoběžníku diagramu SF2
triangulace může také pracovat s trubkami v kompresi. Ideální konstrukce má však vždy členské trubky pracující v tahu, což poskytuje mnohem lepší pevnost než trubky pracující v tlaku.
Diagram SF4 níže ukazuje, jak se nyní aplikovaná zátěž pokouší rozdrtit nebo stlačit trubici místo toho, aby ji roztrhla. Vzhledem ke snížené pevnosti v kompresi, vzpěr se může stát problémem.
Diagram SF4. Triangulovaná krabice. Síla působící na krabici stlačuje příčný nosník a potenciálně jej vzpírá, pokud je síla dostatečná..
Návrat do diagramu SF1, tam jsou četné příklady v tomto diagramu, jak otevřít box tube struktur byl zaměřen na vytvoření mnohem tužší podvozek. Diagram také ukazuje zavěšení a další montážní konzoly.
Spaceframes obvykle používají čtvercové nebo kulaté trubky. Čtvercová trubka je snazší pracovat, protože řezání zahrnuje přímé řezy v určitém úhlu. Kulaté trubky není zadek proti jiným kulatých trubek dobře, a proto vyžaduje speciální trubice notcher řezat kulaté tvary do něj.
klíčovým aspektem návrhu spaceframe je identifikovat a analyzovat zatížení, které lze očekávat, a design rámu a triangulace zpracování těchto zatížení v optimalizovaném způsobem. Jako hadičky v tahu poskytuje vyšší pevnost než komprese, lehčí měřidlo hadičky mohou být použity v napěťových zatížených oblastech pro úsporu hmotnosti. V oblastech, kde trubky vidí kompresní zatížení, těžší rozchod nebo větší průměr trubky může být lepší použít.
Monocoque Podvozek
monocoque šasi je technicky zlepšení oproti spaceframe podvozku. Diagram MC1 níže ukazuje jednoduchý příklad rozdílu mezi spaceframe a monocoque design.
Diagram MC1. Porovnání chování monocoque versus spaceframe pod napětím.
Monocoque “ Box „vlevo používá panel materiálu ke strukturálnímu „dokončení“ krabice. Když se ruka tlačí proti němu ve směru znázorněném zelenou šipkou, vytváří smykovou sílu přes panel. Tato síla je účinně zpracována stejným způsobem, jakým je napětí zatíženo triangulovaným rámem spaceframe vpravo. Pokud by se však ruka tlačila z druhé strany krabice, trubka spaceframe by se mohla potenciálně zhroutit v kompresi, zatímco monocoque box by se choval stejně jako předtím. Viz schéma MC2 níže:
Diagram MC2. Porovnání chování monocoque versus spaceframe při kompresním zatížení. Všimněte si vynikající manipulace s tahovým zatížením monocoque a manipulace s nižším kompresním zatížením spaceframe.
oba typy podvozků mohou být vyrobeny stejně silné jako ostatní. Nicméně, aby se ekvivalentní pevnost spaceframe obecně vyžaduje více materiálu, a proto větší hmotnost. Použité materiály mají také velký rozdíl.
V diagramu MC3 níže, jak monocoque „box“ na levé straně a plně zaměřil spaceframe „box“ na pravé by zvládnout zatížení stejným způsobem (nechali Jsme zadní části spaceframe „box“, aby se zabránilo vizuálně komplikuje diagram)
Diagram MC3. Monocoque box a „ekvivalentní“ triangulated spaceframe. (Zadní část spaceframe není znázorněno, aby diagram jasnost.
ačkoli monocoque může být obvykle lehčí a silnější než spaceframe, má některé nevýhody, které komplikují návrh, stavbu a provoz.
nejprve monokok vyžaduje, aby struktura tvořená panely byla „kompletní“. Pokud budete dodržovat „box“ v diagramu MC3, které jsme použili k prokázání monocoque, představte si, na jedné straně chybí, jak je zobrazeno v diagramu MC4 níže:
Diagram MC4. Neúplná manipulace s nákladem monokokem způsobí jeho deformaci a přezku.
můžeme tlačit na rohu pole, kde tři panely splňují (na obrázku vlevo) a nebude warp (moc), ale tlačit na rohu vedle, kde chybí strana by měla být a bude box spony (jak je znázorněno vpravo). Tam, kde existuje otvor, musí podvozek zpracovávat zatížení prostřednictvím nosné dílčí konstrukce.
primárním cílem v monocoque konstrukce je zajistit, že neexistují žádné neošetřené zatížení cest, které může způsobit monocoque konstrukce se sponou. Podlomený monokok není o nic lepší než podlomená trubice spaceframe.
v případě špatně zpracovaných cest zatížení může být spaceframe shovívavější, protože průměr trubek a ocelový materiál obvykle poskytují postupnější selhání než monokok. Je však lepší v první řadě správně navrhnout podvozek a pak se spolehnout na to, že si všimnete postupných poruch.
tím se dostáváme k dalšímu klíčovému bodu o monokoku—pokud je poškozen, je obtížné jej opravit ve srovnání s trubkami spaceframe. Je také obtížné odhalit poškození na monokoku, zatímco ohnuté nebo zlomené trubky je docela snadné zjistit.
torzní tuhost
torzní tuhost je vlastnost každého podvozku vozidla, která určuje, kolik zkroucení podvozku zažije při zatížení koly a odpružením. Schéma TR1 níže ukazuje princip.
Diagram TR1. Torzní Tuhost. Čím méně se podvozek otáčí, tím je torzněji tuhý.
podvozek, který má hodně zákrutu, nebude zvládat tak předvídatelně jako ten, který má velmi málo, protože kroucením se podvozek začne chovat jako prodloužení zavěšení. Odpružení je navrženo tak, aby kola / pneumatiky mohly sledovat hrboly a poklesy vozovky. Pokud se podvozek otáčí, když pneumatika narazí na náraz, působí jako část zavěšení, což znamená, že vyladění odpružení je obtížné nebo nemožné. V ideálním případě by měl být podvozek ultra tuhý a odpružení vyhovující.
torzní tuhost se měří v lbs-ft / stupeň nebo kg-m / stupeň. Jeden konec podvozku (přední nebo zadní) se koná stacionární a druhý konec je vyvážený na místě a otočte se aplikuje přes paprsek. Schéma TR2 níže ukazuje základní myšlenku:
Diagram TR2. Metoda měření torzní tuhosti.
Podvozek Design Tipy (1/2)
Úprava Výroby Podvozek
Při zvažování úpravy založené na výrobě podvozků pro montáž alternativní zavěšení, motory nebo pohonné jednotky, strávit nějaký čas studiem unibody (novější vozidla) nebo žebřík-rám (starší vozidla) struktur. Struktury vytvořené výrobcem podvozku návrháři mají silný plochy určené pro zatížení a slabé oblastí, které nejsou určeny k přepravě nákladu. Určení správné části konstrukce podvozku snížit nebo změnit, je kritická.
zvažte použití maketových modelů vozidla (pokud byly vyrobeny plastové modely), maket změn nebo softwaru pro 3D modelování. Pokud se změny týkají odpružení, například spouštění vozidla, nejprve modelujte nové odpružení. Někdy snížení vozidla při použití stejných bodů vyzvednutí odpružení způsobí špatnou manipulaci.
Sestavení Podvozku Modely
Modelování spaceframe podvozku s balzového dřeva hole umožňuje vidět na vlastní oči rozdíly triangulace je tuhost podvozku. Herb Adams ve své knize „Chassis Engineering“ poskytuje celou kapitolu o modelování podvozků pomocí balsy a papíru. Jeho doporučení je pro model v měřítku 1/12.
stejně tak použití lepenky, papíru a lepidla k vytvoření modelu monocoques může být velmi obohacující a nízkonákladová zkušenost s učením. Skvělá věc, o těchto materiálů je, že nemají hodně síly a deformace, které načte vytvořit lze snadno vidět při zatížení.
Návrh podvozku po pozastavení
je To mnohem jednodušší navrhnout předběžné pozastavení podle pravidel a dobrou geometrii, a pak stavět na podvozku, aby odpovídaly pozastavení upevňovací body a pružiny/tlumiče úchyty. Podívejte se na naši sekci „navrhování vlastního závodního vozu“
zvažte cesty zatížení
podvozek není o „absorpci“ energie, ale spíše o podpoře. Při zvažování umístění trubek vizualizujte „cesty zatížení“ a zvažte použití FEA (software pro analýzu konečných prvků) k analýze scénářů zatížení. Dráhy zatížení jsou definovány jako síly vyplývající ze zrychlení a zpomalení, v podélném a bočním směru, které následují potrubí od členu k členu. První sil, které přicházejí na mysl, jsou pozastavení montuje, ale věci, jako baterie a ovladač místě zdůrazňuje na spaceframe struktury.
maximalizujte umístění CG a vyvážení vozidla
těžiště ovlivňuje auto jako kyvadlo. Ideální místo pro CG je absolutně mezi předními a zadními koly a levými a pravými koly. Umístění TĚŽIŠTĚ směrem vpřed či vzad, nebo vlevo či vpravo od tohoto bodu znamená, že váha se přenese nerovnoměrně v závislosti na tom, jak auto mění, a to, zda se zrychluje nebo zpomaluje. Čím dále od tohoto ideálního bodu, tím více jednoho konce vozu funguje jako kyvadlo a tím obtížnější je optimalizovat manipulaci.
CG je také závislá na výšce. Umístění motoru výše nad zemí zvyšuje CG, a nutí větší množství váhy k přenosu při zatáčení, zrychlování, nebo zpomalení. Cílem konstrukce vozidla je udržet všechna čtyři kola zasadil pokud je to možné maximalizovat přilnavost, takže umístění všech dílů na auto v nejnižší možné poloze pomůže nižší výška TĚŽIŠTĚ.
