az alváz (vagy váz) olyan szerkezet, amely a jármű összes többi részét elhelyezi és rögzíti. Ezenkívül védett helyet biztosít az utas(ok) számára.
alváz típusok
többféle alváz létezik, de mindegyik két megközelítés egyikébe sorolható:
- használjon kerek vagy négyzet alakú csöveket vagy más szerkezeti fém alakzatokat az alvázszerkezet kialakításához (Űrkeret, többcsöves, létra keret)
- használjon összekapcsolt paneleket az alvázszerkezet kialakításához (Monokokk, Unibody)
mindkét megközelítés olyan szerkezetet biztosíthat, amely képes más járműalkatrészek felszerelésére, de mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai.
Spaceframe alváz
a Spaceframe alváz számos vágott és alakú szerkezeti fémcsövet (általában acélt) használ össze, hogy erős keretet képezzen. A diagram SF1 alábbi Ron Champion könyve “Építsd meg a saját sportautó mindössze 250”, példát mutat a tér keret alváz.
SF1 Diagram. Spaceframe alváz egy “alacsony költségű” autóhoz. Ron Champion könyvéből: “Építsd meg saját Sportautód mindössze 250-ért, és versenyezz vele!”,
az űrkeret kialakításának elve a csövek háromszögelésének használata merev szerkezet létrehozásához. Az alábbi SF2 és SF3 diagramok megmutatják, hogyan használják a háromszögelést a szerkezet merevítésére:
SF2 Diagram. A háromszög nélküli doboz (az egyiknek hiányzik az oldala) könnyen megvetemedik.
a háromszög nélküli doboznak nagyon kevés ereje van. Ezt a fenti műveletben láthatja. Ahogy a kéz a doboz sarkához nyomja, az alak paralelogrammává válik.
most, ha keresztmerevítünk vagy háromszögeljük a dobozt egy csővel, az erő jelentősen megnő:
ábra SF3. A kereszttaggal ellátott doboz két háromszöget képez (piros színnel), és azt mondják, hogy háromszögelt. A dobozra kifejtett erő megpróbálja széthúzni a kereszttartót.
a fenti SF3 ábrán a csövet feszültség alatt húzzák, mintha a doboz sarkai, ahol fel van szerelve, megpróbálják szétszakítani. A cső feszültségének erőssége miatt a doboz nem deformálódik az SF2 diagram paralelogrammájába
a háromszögelés kompressziós csövekkel is működhet. Az ideális kialakítás azonban mindig a tagcsövek feszültségben működnek, ami sokkal jobb szilárdságot biztosít a tömörítésben dolgozó csövek számára.
az alábbi SF4 ábra azt mutatja, hogy az alkalmazott terhelés most megpróbálja összetörni vagy összenyomni a csövet, ahelyett, hogy szétszakítaná. A tömörítés csökkentett szilárdsága miatt a kihajlás problémává válhat.
SF4 Diagram. Egy háromszög alakú doboz. A dobozra kifejtett erő összenyomja a kereszttartót, potenciálisan kihajlik, ha az erő elegendő..
visszatérve az SF1 diagramhoz, ebben a diagramban számos példa található arra, hogy a nyitott dobozos csőszerkezeteket háromszögelték, hogy sokkal merevebb alvázat hozzanak létre. Az ábra a felfüggesztést és más rögzítőelemeket is mutatja.
az Űrkeretek általában négyzet alakú vagy kerek csöveket használnak. A négyzet alakú csővel könnyebb dolgozni, mert a vágás egyenes vágásokat foglal magában egy adott szögben. A kerek csövek nem ütköznek jól más kerek csövekkel, ezért speciális csővágóra van szükség a kerek formák vágásához.
az űrkeret-tervezés legfontosabb szempontja a várható terhelések azonosítása és elemzése, valamint a keret és a háromszögelés megtervezése, hogy optimalizált módon kezelje ezeket a terheléseket. Mivel a feszültségben lévő cső nagyobb szilárdságot biztosít, mint a tömörítés, a súly megtakarítása érdekében könnyebb nyomtávú csövet lehet használni a feszültséggel terhelt területeken. Azokon a területeken, ahol a cső látja kompressziós terhelések, nehezebb nyomtávú vagy nagyobb átmérőjű cső lehet jobb használni.
Monokokk alváz
a monokokk alváz technikailag fejlesztés a spaceframe alvázhoz képest. Az alábbi MC1 ábra egy egyszerű példát mutat az űrkeret és a monokokk kialakítás közötti különbségre.
MC1 Diagram. A monokokk viselkedésének összehasonlítása a térkerettel szemben feszültségterhelés alatt.
a bal oldali monokokk “doboz” egy anyagpanelt használ a doboz szerkezetileg “kitöltéséhez”. Amikor a kéz a zöld nyíl által jelzett irányba tolja, nyíróerőt hoz létre a panelen. Ezt az erőt hatékonyan ugyanúgy kezelik, mint a feszültségterhelést a jobb oldali térkeret háromszögelt doboza. Ha azonban a kéz a doboz másik oldaláról nyomulna, az űrkeret-cső összenyomódva összeomolhat, míg a monokokk doboz ugyanúgy viselkedne, mint korábban. Lásd az alábbi MC2 ábrát:
MC2 Diagram. A monokokk viselkedésének összehasonlítása egy űrkerettel szemben kompressziós terhelés alatt. Vegye figyelembe a monocoque kiváló feszítőterhelésének kezelését, valamint az űrkeret alacsonyabb kompressziós terhelésének kezelését.
mindkét típusú alváz ugyanolyan erős lehet, mint egymás. Az ekvivalens szilárdságú térkeret előállításához azonban általában több anyagra, ezért nagyobb súlyra van szükség. A felhasznált anyagok is nagy különbséget jelentenek.
az alábbi MC3 diagramban mind a bal oldali monokokk “doboz”, mind a jobb oldali teljesen háromszögelt űrkeret” doboz “ugyanúgy kezelné a terheléseket (kihagytuk az űrkeret” doboz”hátulját, hogy elkerüljük a diagram vizuális bonyolítását)
MC3 Diagram. Monokokk doboz és” egyenértékű ” háromszögelt űrkeret. (Az űrkeret hátulja nem látható, hogy megőrizze a diagram tisztaságát.)
bár a monokokk általában könnyebb és erősebb, mint egy űrkeret, van néhány hátránya, ami bonyolultabbá teszi a tervezést, az építést és a működést.
először is, a monokokk megköveteli, hogy a panelek által alkotott szerkezet “teljes”legyen. Ha megfigyeli az MC3 diagram “dobozát”, amelyet a monokokk bemutatására használtunk, képzelje el, hogy hiányzik az egyik oldala, amint az az alábbi MC4 ábrán látható:
MC4 Diagram. A monokokk által végzett hiányos terheléskezelés deformálódást és csatot okoz.
megnyomhatjuk a doboz sarkát, ahol három panel találkozik (a bal oldalon látható), és nem vetemedik (sokkal), de nyomja meg a sarkot a hiányzó oldal mellett, és a doboz becsatolódik (ahogy a jobb oldalon látható). Ahol van nyílás, az alváznak egy tartószerkezeten keresztül kell kezelnie a terheket.
a monokokk kialakítás elsődleges célja annak biztosítása, hogy ne legyenek kezeletlen terhelési utak, amelyek a monokokk szerkezet csat. A Csatos monokokk nem jobb, mint egy csatos űrkeret cső.
rosszul kezelt terhelési utak esetén az űrkeret elnézőbb lehet, mivel a cső átmérője és az acél anyag általában fokozatosabb meghibásodást eredményez, mint egy monokokk. Azonban jobb, ha az alvázot először helyesen tervezzük meg, majd támaszkodjunk a fokozatos hibák észlelésére.
Ez elvezet minket egy másik kulcsfontosságú ponthoz a monokokkról—ha sérült, akkor nehéz megjavítani az űrkeret csövekhez képest. A monokokk sérüléseit is nehéz észlelni, míg a hajlított vagy törött csöveket meglehetősen könnyű észrevenni.
torziós merevség
A torziós merevség minden jármű alvázának olyan tulajdonsága, amely meghatározza, hogy az alváz mekkora csavarodást fog tapasztalni, amikor a terheléseket a kerekeken és a felfüggesztésen keresztül hajtják végre. Az alábbi tr1 ábra mutatja az elvet.
tr1 Diagram. Torziós Merevség. Minél kevésbé csavarodik az alváz, annál torziós merevebbnek tekintik.
a sok csavarral rendelkező alváz nem fog olyan kiszámíthatóan kezelni, mint egy nagyon kevés, mert a csavarással az alváz úgy viselkedik, mint a felfüggesztés meghosszabbítása. A felfüggesztést úgy tervezték, hogy a kerekek/gumiabroncsok kövessék az út ütközéseit és merüléseit. Ha az alváz megfordul, amikor egy gumiabroncs ütközésbe ütközik, akkor a felfüggesztés részeként működik, ami azt jelenti, hogy a felfüggesztés hangolása nehéz vagy lehetetlen. Ideális esetben az alváznak rendkívül merevnek kell lennie, a felfüggesztés pedig megfelelő.
A torziós merevséget lbs-ft/fokban vagy kg-m / fokban mérik. Az alváz egyik végét (elöl vagy hátul) álló helyzetben tartják, a másik végét pedig egy ponton egyensúlyozzák, és egy gerendán keresztül csavarják. Az alábbi tr2 ábra az alapötletet mutatja:
tr2 Diagram. Módszer a torziós merevség mérésére.
Alváztervezési tippek (1/2)
gyártási alváz módosítása
amikor egy gyártáson alapuló alváz módosítását fontolgatja alternatív felfüggesztés, motorok vagy hajtáslánc felszerelésére, töltsön időt az unibody (újabb jármű) vagy a létra-keret (régebbi jármű) szerkezetek tanulmányozásával. A gyártó alváztervezői által kialakított szerkezeteknek erős, terhelésre szánt területeik vannak, a gyenge területeknek pedig nem rakomány szállítására szolgálnak. Az alvázszerkezet vágásához vagy módosításához szükséges megfelelő részek azonosítása kritikus fontosságú.
fontolja meg a jármű méretarányos modelljeinek használatát (ha műanyag modellek készültek), a módosítások makettjéhez, vagy a 3D modellező szoftverhez. Ha a változtatások a felfüggesztést érintik, például a jármű leengedését, akkor először az új felfüggesztést modellezze. Néha a jármű leengedése ugyanazon felfüggesztés-felvételi pontok használata közben rossz kezelhetőséget eredményez.
Építsd alváz modellek
modellezése spaceframe alváz balsa fa botok lehetővé teszi, hogy első kézből a különbségek háromszögelés teszi, hogy a merevség a futómű. Herb Adams “Chassis Engineering” című könyvében egy egész fejezetet tartalmaz az alváz modellezéséről balsa és papír felhasználásával. Az ő ajánlása egy 1/12 méretarányú modell.
Hasonlóképpen, a karton, a papír és a ragasztó használata a modell monocoques építéséhez nagyon kifizetődő és alacsony költségű tanulási tapasztalat is lehet. Ezeknek az anyagoknak az a nagyszerű tulajdonsága, hogy nincs sok erejük, így a terhelések által okozott deformációk könnyen láthatók a terhelések alkalmazásakor.
tervezze meg a futóművet a felfüggesztés után
sokkal könnyebb megtervezni egy kísérleti felfüggesztést a szabályoknak és a jó geometriának megfelelően, majd felépíteni az alvázat, hogy megfeleljen a felfüggesztés rögzítési pontjainak és a rugóknak/lengéscsillapítóknak. Lásd a ” saját versenyautó tervezése “részt
fontolja meg a terhelési útvonalakat
a futómű nem az energia” elnyeléséről ” szól, hanem a támogatásról. A csövek elhelyezésének mérlegelésekor vizualizálja a “terhelési útvonalakat”, és fontolja meg a FEA (végeselemes elemző szoftver) használatát a terhelési forgatókönyvek elemzéséhez. A terhelési útvonalak a gyorsulásból és lassulásból eredő erők, amelyek hosszanti és oldalirányban követik a csövet tagról tagra. Az első erők, amelyek eszébe jutnak, a felfüggesztések, de az olyan dolgok, mint az akkumulátor és a vezető, stresszt okoznak az űrkeret szerkezetében.
maximalizálja a CG elhelyezését és a jármű egyensúlyát
a súlypont úgy befolyásolja az autót, mint egy inga. A CG számára ideális hely az első és a hátsó kerekek, valamint a bal és a jobb kerekek között. Ha a CG-t ettől a ponttól előre vagy hátra, balra vagy jobbra helyezi, az azt jelenti, hogy a súly egyenletesen változik attól függően, hogy az autó merre fordul, és hogy gyorsul-e vagy lassul-e. Minél távolabb van ettől az ideális ponttól, annál inkább az autó egyik vége úgy viselkedik, mint egy inga, annál nehezebb optimalizálni a kezelhetőséget.
a CG szintén magasságfüggő. Ha egy motort magasabbra helyezünk a talajtól, az megemeli a CG-t, és nagyobb mennyiségű súlyt kényszerít át kanyarodáskor, gyorsításkor vagy lassításkor. A járműtervezés célja, hogy mind a négy kereket elültesse, ha lehetséges, hogy maximalizálja a tapadást, így az összes alkatrész elhelyezése az autóban a lehető legalacsonyabb helyen segít csökkenteni a CG magasságot.
