chassiset (eller rammen) er en struktur som lokaliserer og monterer alle andre deler av kjøretøyet. Det gir også en beskyttet plass for beboer (e).
Chassis Typer
det finnes flere typer chassis, men alle av dem kan klassifiseres i en av to tilnærminger:
- Bruk lengder av runde eller firkantede rør, Eller andre strukturelle metallformer for å danne chassisstrukturen (Romramme, multirør, stigeramme)
- Bruk sammenføyde paneler for å danne chassisstrukturen (Monocoque, Unibody)
Begge tilnærminger kan gi en struktur som er i stand til å montere andre kjøretøykomponenter, men hver har sine egne fordeler og ulemper.
Spaceframe Chassis
Spaceframe chassis bruker mange kutt og formet stykker av strukturelle metallrør (vanligvis stål) sammen for å danne en sterk ramme. Diagrammet SF1 nedenfor Fra Ron Champion bok «Bygg Din Egen Sportsbil For Så Lite som £250», viser et eksempel på en plass ramme chassis.
Diagram SF1. Spaceframe chassis for En «Lavkostnad» bil. Fra Ron Champion bok » Bygg Din Egen Sportsbil for så Lite som £250 og Rase Det!»,
prinsippet om spaceframe design er å bruke triangulering av rørene for å skape en stiv struktur. Diagrammer SF2 og SF3 nedenfor viser hvordan triangulering brukes til å stivne en struktur:
Diagram SF2. En untriangulated boks (en mangler sidene) er lett forvrengt.
en un-triangulert boks har svært liten styrke. Du kan se dette i aksjon ovenfor. Som hånden skyver mot hjørnet av boksen, formen fordreier seg til et parallellogram.
nå, hvis vi krysser eller triangulerer boksen med et rør, økes styrken kraftig:
Diagram SF3. En boks med et tverrstykke danner to trekanter (Vist i rødt) og sies å være triangulert. Kraften som påføres boksen, prøver å trekke tverrdelen fra hverandre.
i diagram SF3 ovenfor blir røret trukket i spenning som om hjørnene av boksen til der den er festet, prøvde å rive den fra hverandre. På grunn av rørets styrke i spenning, vil boksen ikke deformeres i parallellogrammet til diagrammet SF2
Triangulering kan også fungere med rør i kompresjon. Men den ideelle designen har alltid medlemsrørene som arbeider i spenning som gir langt overlegen styrke til rør som arbeider i kompresjon.
Diagram SF4 nedenfor viser hvordan lasten som påføres, forsøker nå å knuse eller komprimere røret i stedet for å rive det fra hverandre. På grunn av redusert styrke i kompresjon, kan knekking bli et problem.
Diagram SF4. En triangulert boks. Kraften som påføres boksen, komprimerer tverrdelen, potensielt spenner den hvis kraften er tilstrekkelig..
Tilbake til diagram SF1, er det mange eksempler i dette diagrammet på hvordan åpne boksrørstrukturer har blitt triangulert for å skape et mye mer stivt chassis. Diagrammet viser også oppheng og andre monteringsbraketter.
Spaceframes bruker vanligvis firkantet eller rund slange. Square tube er lettere å jobbe med fordi kutte det innebærer rette kutt i en bestemt vinkel. Runde rør støtter ikke opp mot andre runde rør godt, og krever derfor en spesiell rør notcher å kutte runde former inn i den. nøkkelaspektet ved spaceframe-design er å identifisere og analysere belastningene som kan forventes, og designe rammen og trianguleringen for å håndtere disse belastningene på en optimalisert måte. Som rør i spenning gir høyere styrke enn kompresjon, kan en lettere gauge rør brukes i spenning lastet områder for å spare vekt. I områder hvor rør ser kompresjonsbelastninger, kan en tyngre måler eller større diameter rør være bedre å bruke.
Monocoque Chassis
det monocoque chassiset er teknisk en forbedring over spaceframe-chassiset. Diagram MC1 nedenfor viser et enkelt eksempel på forskjellen mellom spaceframe og monocoque design.
Diagram MC1. Sammenligning av oppførselen til en monocoque versus en romramme under spenningsbelastning.den monocoque «Boksen» til venstre bruker et panel av materiale for å strukturelt «fullføre» boksen. Når hånden skyver mot den i retningen som vises av den grønne pilen, skaper den en skjærkraft over panelet. Denne kraften håndteres effektivt på samme måte som en spenningsbelastning er av spaceframe triangulated boksen til høyre. Men hvis hånden skulle presse fra den andre siden av boksen, kunne spaceframe-røret potensielt kollapse i kompresjon, mens den monocoque-boksen ville oppføre seg på samme måte som den gjorde før. SE diagram MC2 nedenfor:
Diagram MC2. Sammenligning av oppførselen til en monocoque versus en spaceframe under kompresjonsbelastning. Legg merke til den overlegne spenningsbelastningshåndteringen av den monocoque og dårligere kompresjonsbelastningshåndteringen av spaceframe.
Begge typer chassis kan gjøres like sterke som hverandre. Men for å gjøre en tilsvarende styrke spaceframe krever generelt mer materiale og derfor mer vekt. Materialene som brukes gjør også en stor forskjell.
i diagram MC3 nedenfor vil både den monocoque «boksen» til venstre og den fullt triangulerte spaceframe «boksen» til høyre håndtere belastninger på samme måte (vi har utelatt baksiden av spaceframe «boksen» for å unngå visuelt kompliserende diagrammet)
Diagram MC3. Monocoque boks og» tilsvarende » triangulert spaceframe. (Baksiden av spaceframe ikke vist å holde diagrammet klarhet.Selv om monocoque vanligvis kan gjøres lettere og sterkere enn en spaceframe, har den noen ulemper som gjør det mer komplisert å designe, bygge og operere.
først krever monocoque strukturen dannet av panelene å være «komplett». Hvis du observerer «boksen» I diagram MC3 som vi brukte til å demonstrere monocoque, tenk at den ene siden av den mangler som vist I diagram MC4 nedenfor:
Diagram MC4. Ufullstendig lasthåndtering med en monocoque vil føre til deformering og spenne.
Vi kan skyve på hjørnet av boksen der tre paneler møtes (vist til venstre) og det vil ikke deformere (mye), men skyv på et hjørne ved siden av hvor den manglende siden skal være og boksen vil spenne (som vist til høyre). Der det finnes en åpning, må chassiset håndtere belastninger gjennom en bærende understruktur.
et primært mål i monocoque design er å sikre at det ikke er noen uhåndterte lastbaner som kan føre til at monocoque strukturen spenner. En buckled monocoque er ikke bedre enn et buckled spaceframe tube.
ved dårlig håndterte lastbaner kan spaceframe være mer tilgivende da rørdiameteren og stålmaterialet vanligvis gir en mer gradvis svikt enn en monocoque. Det er imidlertid bedre å designe chassiset riktig i utgangspunktet, så å stole på å merke seg gradvise feil.
dette bringer oss til et annet viktig punkt om monocoque – hvis det er skadet, er det vanskelig å reparere i forhold til spaceframe-rør. Det er også vanskelig å oppdage skader på en monocoque mens bøyd eller ødelagt rør er ganske lett å få øye.
Vridningsstivhet
Vridningsstivhet er en egenskap ved hvert kjøretøy chassis som bestemmer hvor mye vri chassiset vil oppleve når last påføres gjennom hjulene og fjæringen. Diagram TR1 nedenfor viser prinsippet.
Diagram TR1. Torsjonsstivhet. Jo mindre chassiset vri, jo mer torsjonsstivt vurderes det.
et chassis som har mye vri, vil ikke håndtere så forutsigbart som en som har svært lite fordi ved å vri, begynner chassiset å virke som en forlengelse av suspensjonen. Suspensjonen er utformet slik at hjulene / dekkene kan følge veiens støt og fall. Hvis chassiset vrir seg når et dekk treffer en bump, virker det som en del av fjæringen, noe som betyr at tuning av fjæringen er vanskelig eller umulig. Ideelt sett bør chassiset være ultra-stivt, og suspensjonen er kompatibel.
Torsjonsstivhet måles i lbs-ft / grad eller kg-m / grad. Den ene enden av chassiset (foran eller bak) holdes stasjonær og den andre enden er balansert på et punkt og vri påføres via en bjelke. Diagram TR2 nedenfor viser grunnideen:
Diagram TR2. Metode for å måle torsjonsstivhet.
Chassis Design Tips (1/2)
Endre Produksjon Chassis
når du vurderer å endre et produksjonsbasert chassis for å montere alternativ fjæring, motorer eller drivverk, bruke tid på å studere unibody (nyere kjøretøy) eller stige-ramme (eldre kjøretøy) strukturer. Konstruksjonene dannet av produsentens chassisdesignere har sterke områder beregnet for belastninger og svake områder som ikke er ment å bære laster. Det er kritisk å identifisere de riktige delene av chassisstrukturen for å kutte eller modifisere.
Vurder å bruke skalamodeller av kjøretøyet (hvis plastmodeller ble laget), for å mockup endringene, ELLER 3D-modelleringsprogramvare for å gjøre DET samme. Hvis endringene involverer suspensjonen, for eksempel å senke kjøretøyet, modellere den nye suspensjonen først. Noen ganger senke bilen mens du bruker de samme suspensjon pickup poeng vil skape dårlig håndtering.
Bygge Chassis Modeller
Modellering en spaceframe chassis med balsa tre pinner kan du se førstehånds forskjellene triangulering gjør stivhet av et chassis. Herb Adams, i sin bok «Chassis Engineering» gir et helt kapittel om chassis modellering ved hjelp av balsa og papir. Hans anbefaling er for en 1/12 skala modell.På samme måte kan bruk av papp, papir og lim for å bygge modellmonocoques være en svært givende og lavpris læringserfaring også. Det flotte med disse materialene er at de ikke har mye styrke, og deformasjonene som laster skaper, kan lett ses når belastninger påføres.
Design chassiset etter suspensjonen
det er mye lettere å designe en foreløpig fjæring i henhold til reglene og god geometri, og deretter bygge chassiset for å overholde suspensjonsmonteringspunkter og fjærer/spjeldfester. Se vår» Designe Din Egen Racerbil » – seksjon
Vurder lastbanene
et chassis handler ikke om å «absorbere» energi, Men heller om støtte. Når du vurderer plassering av rør, visualiser «lastbanene», og vurder Å bruke FEA (Finite Element Analysis software) for å analysere belastningsscenarier. Lastbaner er definert som kreftene som følge av akselerasjon og retardasjon, i langsgående og laterale retninger som følger slangen fra medlem til medlem. De første kreftene som kommer til å tenke på er suspensjonsfester, men ting som batteriet og føreren legger stress på spaceframe-strukturen.
Maksimere cg plassering og kjøretøy balanse
Tyngdepunkt påvirker bilen som en pendel. Det ideelle stedet FOR CG er helt mellom for-og bakhjul og venstre og høyre hjul. Ved å plassere CG foran eller bak eller til venstre eller høyre for dette punktet, betyr det at vekten overføres ujevnt avhengig av hvilken vei bilen svinger, og om den akselererer eller bremser. Jo lenger fra dette ideelle punktet, jo mer en ende av bilen virker som en pendel, og jo vanskeligere er det å optimalisere håndtering.
CG er også høydeavhengig. Å plassere en motor høyere opp fra bakken øker CG, og tvinger større mengder vekt til å overføre når du svinger, akselererer eller senker. Målet med kjøretøydesign er å holde alle fire hjulene plantet hvis det er mulig for å maksimere grepet, så å plassere alle deler i bilen på lavest mulig sted, vil bidra til å senke CG-høyden.
