O chassi (ou frame) é uma estrutura que se localiza e monta todos os outros componentes do veículo. Ele também fornece um espaço protegido para o(s) ocupante (s).
tipos de Chassis
Existem vários tipos de chassis, Mas todos eles podem ser classificados numa de duas abordagens:ambas as abordagens podem fornecer uma estrutura capaz de montar outros componentes do veículo, mas cada uma tem as suas próprias vantagens e desvantagens. Chassis com espaçamento
o chassis com espaçamento utiliza numerosas peças cortadas e moldadas de tubagem de metal estrutural (geralmente aço) Unidas para formar uma estrutura forte. O diagrama SF1 abaixo do Livro de Ron Champion “construir seu próprio carro esportivo por menos de £250”, mostra um exemplo de um chassis de estrutura espacial.
Diagrama de SF1. Chassis Spaceframe para um carro “Lowcost”. A partir do Livro de Ron Champion ” construir o seu próprio carro desportivo por menos de £250 e correr com ele!”,
o princípio do design do espaço é usar a triangulação dos tubos para criar uma estrutura rígida. Diagramas SF2 e SF3 abaixo mostram como a triangulação é usada para rigidificar uma estrutura:
Diagrama SF2. Uma caixa não triangulada (uma faltando seus lados) é facilmente deformada.
uma caixa não triangulada tem muito pouca resistência. Você pode ver isso em ação acima. À medida que a mão empurra contra o canto da caixa, a forma se transforma em um paralelogramo.
Agora, se nós cruz-chave ou triangular a caixa com um tubo, a força é muito maior:
Diagrama de SF3. Uma caixa com um membro Cruzado Forma dois triângulos (mostrados em vermelho) e é dito ser triangulado. A força aplicada à caixa está a tentar separar o membro transversal.
no diagrama SF3 acima, o tubo está a ser puxado em tensão como se os cantos da caixa onde está ligado estivessem a tentar rasgá-lo. Devido à força da tensão do tubo, a caixa não se deformará no paralelogramo do diagrama SF2
triangulação também pode funcionar com tubos em compressão. No entanto, o design ideal sempre tem os tubos membros trabalhando em tensão que fornece uma força muito superior aos tubos que trabalham em compressão.
figura SF4 abaixo mostra como a carga a ser aplicada está agora a tentar esmagar ou comprimir o tubo em vez de o rasgar. Devido à força reduzida na compressão, buckling pode se tornar um problema.
Diagrama SF4. Uma caixa triangulada. A força aplicada à caixa comprime o elemento cruzado, eventualmente dobrando-o se a força for suficiente..
retornando ao diagrama SF1, existem inúmeros exemplos neste diagrama de como estruturas de tubos de caixa aberta foram trianguladas para criar um chassis muito mais rígido. O diagrama também mostra a suspensão e outros suportes de montagem.os Espaçofames de espaçamento
normalmente utilizam tubagens quadradas ou redondas. O tubo quadrado é mais fácil de trabalhar porque o corte envolve cortes rectos em um ângulo particular. Tubagem redonda não se abotoa contra outros tubos redondos bem, e, portanto, requer um notcher tubo especial para cortar formas redondas nele.
o aspecto chave do design do spaceframe é identificar e analisar as cargas que são esperados, e projetar o quadro e a triangulação para lidar com essas cargas de uma forma otimizada. Como a tubagem em tensão fornece maior resistência do que a compressão, um tubo mais leve pode ser usado em áreas carregadas de tensão para economizar peso. Em áreas onde a tubagem vê cargas de Compressão, uma bitola mais pesada ou tubagem de maior diâmetro pode ser melhor para usar.o chassis monocoque é tecnicamente uma melhoria em relação ao chassis spaceframe. O diagrama MC1 abaixo mostra um exemplo simples da diferença entre o desenho do espaço e o desenho monocoque.
Diagrama MC1. Comparando o comportamento de um monocoque com um espaço sob tensão.
a “caixa” monocoque à esquerda usa um painel de material para estruturalmente “completar” a caixa. Quando a mão empurra contra ela na direção mostrada pela seta verde, ela cria uma força de cisalhamento através do painel. Esta força é efetivamente manuseada da mesma forma que uma carga de tensão é pela caixa triangulada do espaço à direita. No entanto, se a mão fosse empurrar do outro lado da caixa, o tubo do espaço poderia potencialmente colapsar em compressão, enquanto a caixa monocoque se comportaria da mesma forma que antes. Veja o diagrama MC2 abaixo:
Diagrama MC2. Comparando o comportamento de um monocoque com um espaço sob compressão. Note – se a movimentação de tensão superior da monocoque e a movimentação de carga de compressão inferior do espaço.
ambos os tipos de chassis podem ser feitos tão fortes quanto um ao outro. No entanto, para fazer um espaçode resistência equivalente geralmente requer mais material e, portanto, mais peso. Os materiais utilizados também fazem uma grande diferença.
No diagrama MC3 abaixo, tanto o monocoque de “caixa” do lado esquerdo e totalmente triangulada spaceframe “caixa” sobre o direito seria lidar com cargas do mesmo modo (deixamos a parte traseira do spaceframe “caixa” para evitar visualmente o que complica o diagrama)
Diagrama MC3. Caixa Monocoque e espaço triangulado” equivalente”. (A parte traseira do espaço não é mostrada para manter a clareza do diagrama.)
embora o monocoque possa ser feito mais leve e mais forte do que um espaço, ele tem algumas desvantagens que tornam mais complicado de projetar, construir e operar.em primeiro lugar, a monocoque exige que a estrutura formada pelos painéis seja “completa”. Se você observar o “caixa” no diagrama MC3 que usamos para demonstrar o monocoque, imagine um lado está ausente, como mostrado no diagrama MC4 abaixo:
Diagrama de MC4. O manuseamento incompleto de carga por um monocoque irá fazê-lo deformar e fivelar.
podemos empurrar no canto da caixa onde três painéis se encontram (mostrados à esquerda) e ela não dobra (muito), mas empurrar em um canto ao lado de onde o lado em falta deve estar e a caixa vai fivelar (como mostrado à direita). Se existir uma abertura, o quadro deve suportar cargas através de uma subestrutura de suporte.
um objectivo primordial no design monocoque é garantir que não existem caminhos de carga sem orientação que possam fazer com que a estrutura monocoque se fivele. Um monocoque amassado não é melhor do que um tubo de escape.no caso de caminhos de carga mal manuseados, o espaço pode ser mais indulgente, uma vez que o diâmetro da tubagem e o material de aço geralmente fornecem uma falha mais gradual do que uma monocoque. No entanto, é melhor projetar o chassis corretamente em primeiro lugar, em seguida, contar com a observação de falhas graduais.isto leva—nos a outro ponto-chave sobre a monocoque-se esta estiver danificada, é difícil de reparar em comparação com os tubos spaceframe. É também difícil detectar danos num monocoque, enquanto que o tubo dobrado ou partido é muito fácil de detectar.a rigidez Torsional é uma propriedade de todos os chassis de veículos que determina o grau de torção que o chassis terá quando as cargas forem aplicadas através das rodas e da suspensão. O diagrama TR1 abaixo mostra o princípio.
Diagrama TR1. Rigidez Torcional. Quanto menos torções o chassis, mais rígido é considerado.
um chassis que tem um monte de torção não vai lidar tão previsivelmente como um que tem muito pouco porque torcer, o chassis começa a agir como uma extensão da suspensão. A suspensão é projetada para permitir que as rodas/pneus para seguir os solavancos da estrada e mergulhos. Se o chassis gira quando um pneu bate um galo, ele age como parte da suspensão, o que significa que afinar a suspensão é difícil ou impossível. Idealmente, o chassis deve ser ultra-rígido e a suspensão conforme.a rigidez Torsional é medida em lbs-ft/grau ou kg-m/grau. Uma extremidade do quadro (dianteira ou traseira) é mantida imobilizada e a outra extremidade é balanceada num ponto e a torção é aplicada através de um feixe. Diagrama TR2 abaixo mostra a idéia básica:
Diagrama TR2. Método para medir a rigidez torcional.
dicas de concepção do quadro (1/2)
modificar o quadro de produção
ao considerar a modificação de um quadro baseado na produção para montar suspensão alternativa, motores ou drivetrain, passar o tempo estudando as estruturas unibody (veículo mais recente) ou ladder-frame (veículo mais velho). As estruturas formadas pelos projetistas de chassis do fabricante têm áreas fortes destinadas a cargas e áreas fracas não destinadas a transportar cargas. É fundamental identificar as partes correctas da estrutura do quadro a cortar ou modificar.
considere o uso de modelos de escala do veículo (se modelos de plástico foram feitos), para simular as alterações, ou software de modelagem 3D para fazer o mesmo. Se as alterações envolverem a suspensão, tais como a redução do veículo, modelar a nova suspensão em primeiro lugar. Às vezes, Baixar o veículo, enquanto usar os mesmos pontos de suspensão pickup irá criar mau manuseio.
construir modelos de Chassis
modelar um chassis com varas de madeira de balsa permite-lhe ver em primeira mão as diferenças que a triangulação faz à rigidez de um chassis. Herb Adams, em seu livro “Chassis Engineering” fornece um capítulo inteiro sobre Modelagem de chassis usando balsa e papel. Sua recomendação é para um modelo de escala 1/12.da mesma forma, a utilização de cartão, papel e cola para construir monociques modelo pode ser uma experiência de aprendizagem muito gratificante e de baixo custo. A grande coisa sobre estes materiais é que eles não têm muita força e assim as deformações que as cargas criam podem ser facilmente vistas quando as cargas são aplicadas.
Design de chassis após a suspensão
por Isso, é muito mais fácil criar uma tentativa de suspensão de acordo com as regras e boa geometria e, em seguida, construir o chassi conformidade com pontos de montagem da suspensão e molas/amortecedores monta. Veja a nossa secção” projecting Your Own Race Car “
considere os caminhos de carga
um chassis não é sobre” absorção ” de energia, mas sim sobre suporte. Ao considerar a colocação de tubos, visualize os “caminhos de carga”, e considere o uso de FEA (software de Análise de elementos finitos) para ajudar a analisar cenários de carga. As trajetórias de carga são definidas como as forças resultantes da aceleração e desaceleração, nas direções longitudinal e lateral que seguem o tubo de membro para membro. As primeiras forças que vêm à mente são montagens de suspensão,mas coisas como a bateria e o lugar do condutor enfatizam a estrutura do espaço.Maximize CG placement and vehicle balance
Center of gravity affects the car like a pendulum. O lugar ideal para o CG é absolutamente entre as rodas dianteiras e traseiras e as rodas esquerda e direita. A colocação do CG para a frente ou para trás, para a esquerda ou para a direita deste ponto significa que o peso se transfere de forma desigual, dependendo da forma como o carro está girando, e se está acelerando ou desacelerando. Quanto mais longe deste ponto ideal, mais uma extremidade do carro age como um pêndulo, e mais difícil é otimizar o manuseio.
O CG também depende da altura. Colocar um motor mais alto fora do solo eleva o CG, e força grandes quantidades de peso a transferir quando a curva, aceleração ou desaceleração. O objetivo do projeto do veículo é manter todas as quatro rodas plantadas, se possível, para maximizar a aderência, de modo que a colocação de todas as partes no carro em sua localização mais baixa possível irá ajudar a baixar a altura do CG.
