Заключительный отчет о дизайне
Представленный
Dr. Darrel Doman
Design Project Supervisor
8-го апреля 2011
Представленный
Design Group 14
Simren Gill
Philip Hay
Patrick McKenna
Philippe Thibodeau
Оглавление
Оглавление........................................................................................................................................... i
Список иллюстраций............................................................................................................................... ii
Список таблиц....................................................................................................................................... ii
1.0 Введение...................................................................................................................................... 1
2.0 Справочная информация................................................................................................................... 1
3.0 Описание задачи............................................................................................................................ 1
4.0 Объем проекта.................................................................................................................................... 2
5.0 Требование к конструкции................................................................................................................. 2
5.1 Ограничения.................................................................................................................................... 2
5.2 Критерии........................................................................................................................................... 3
6.0 Заключительный дизайн..................................................................................................................... 3
7.0 Испытание рамы................................................................................................................................. 4
7.1 Правила SAE формулы........................................................................................................................ 5
7.2 Эргономика водителя......................................................................................................................... 6
7.3 Выход водителя................................................................................................................................. 7
7.4 Снятие двигателя............................................................................................................................. 8
7.5 Жесткость на кручение........................................................................................................................ 8
8.0 Подвеска...................................................................................................................................... 10
8.1 Втулка............................................................................................................................................ 11
8.2 Стойка....................................................................................................................................... 11
8.3 Пружины и амортизаторы................................................................................................................. 13
8.4 Стабилизатор поперечной устойчивости....................................................................................... 14
8.5 Угловой рычаг.................................................................................................................................... 14
9.0 Управление........................................................................................................................................ 15
10.0 Краткое изложение конструктивных требований....................................................................... 16
11.0 Дополнительные достяжения....................................................................................................... 17
12.0 Заключение....................................................................................................................................... 17
Ссылки................................................................................................................................................ 18
Список иллюстраций
Figure 1: Формула SAE шасси...................................................................................................................... 4
Figure 2: Заключительный дизайн рамы................................................................................................... 5
Figure 3: Шаблоны SAE формулы................................................................................................................. 6
Figure 4: Эргономика водителя................................................................................................................... 6
Figure 5: Главное управление люфта Head Clearance Ruling!!!!................................................................ 7
Figure 6: Установка эксперимента на жесткость кручения....................................................................... 9
Figure 7: Система подвески....................................................................................................................... 10
Figure 8: Задние втулки................................................................................................................................ 11
Figure 9: Вертикальное сравнение размера.............................................................................................. 12
Figure 10: Подробный вертикальное рассматрение................................................................................ 13
Figure 11: Установка стабилизатора поперечной устойчивости............................................................... 14
Figure 12: Сборка задней подвески......................................................................................................... 15
Список таблиц
Table 1: Заключительное резюме дизайна................................................................................................ 3
Table 2: Результаты выхода водителя........................................................................................................ 8
Table 3: Результаты эксперимента............................................................................................................. 9
Table 4: Резюме конструктивных требований........................................................................................... 16
Введение
Цель этого отчета состоит в том, чтобы предоставить заключительное резюме дизайн-проекта проектной группы Шасси SAE Формулы. Этот документ представит обзор, объема проекта и конструктивных требований для этого проекта, при выделении отобранного заключительного дизайна. Окончательный отчет Дизайн группы будет подробнее, с сильным акцентом на тестирование и указание уникальных конструктивных особенностей трех подсистем. Этот отчет будет также содержать подробный бюджет команды. Формула SAE Шасси Дизайн Группа довольны результатами проекта, и считает, что шасси автомобиля обеспечит прочную основу для будущего Формулы Далхаузи автомобилей SAE. Каждая система была разработана для максимальной регулировки, так что системы могут быть доработаны в ходе тестирования транспортного средства, с акцентом на надежность, снижение веса, производстве и универсально совместимых частей.
Исходная информация
Формула SAE является международным университетский студент дизайн конкурс, организованный Обществом автомобильных инженеров (SAE) Международная (SAE International, 2010). Соревнования в Детройте, штат Мичиган привлекает более 1400 студентов из более чем 120 университетов и колледжей по всему миру (SAE International, 2010). Задача Формулы SAE, что группа студентов должна разработать небольшую формулу стиле гоночного автомобиля (SAE International, 2010). SAE International излагает строгие правила и нормы для обеспечения конкуренции и безопасности автомобиля.
Постановка задачи
Целью данного проекта является проектирование и строительство шасси для команды Формулы SAE Далхаузи. Дизайн группа обратились к команде Формулы SAE Далхаузи, чтобы завершить этот проект в срок к предстоящему 2011 Формула SAE конкурс в Детройте, штат Мичиган. По правилам Формулы SAE, команды желающие участвовать в конкурсе должна каждый год иметь новые кадры для своего автомобиля (Общество автомобильных инженеров, 2011). Дизайн группа с энтузиазмом принимает этот вызов и описывает полную конструкцию рамках проекта, а также компоненты, которые составляют шасси можно найти в разделе 4.0.
Содержания проекта
Шасси является неотъемлемой частью стиля гоночного автомобиля; охватывающая рама, подвеска, рулевое управление и ступицы и вертикальные сборки. Для этого проекта, шасси включает в себя все элементы рамы, начиная с передней части транспортного средства, переработав и задней части транспортного средства, дифференциальные крепления. Все шпонки крепления, кроме тех, для подвески и двигателя не входящие за рамки данного проекта. Исключительно что касается подвески, колеса и выбор тормозов. Управление авто также будет включен как часть шасси для этого проекта. Объем проекта будет включать в себя выбор дизайна, использование инструментов моделирования и симуляции, итеративного проектирования, и окончательно строительство.
Требование к конструкции
Чтобы выбрать заключительный дизайн нашего проекта, группа создала несколько конструктивных требований, которые были разделены на ограничения и критерии. Эти конструктивные требования - правила и цели которые улучшат шасси прошлогоднего транспортного средства, и успех проектной группы будет основан на способности эффективно ответить этим требованиям.
Ограничения
Эти требования должны сопровождаться в дизайне шасси. Если какие-либо из этих требований не решаться, то дизайн будут считать неудачным.
обобщающее понятие
Должен ответить всем требованиям SAE Формулы, как обрисовано в общих чертах в Правилах SAE Формулы 2011 года.
Должен обеспечить безопасность водителя все время.
рама
Вес структуры должен составить 75 фунтов или меньше..
Все четыре водителя должны быть в состоянии выйти от транспортного средства за 4.5 секунды.
Продемонстрировать улучшенную эргономику водителя; это будет сделано, если, бедра водителя составляют 5 дюймов или меньше ниже лодыжек в кабине.
подвеска
10%-е сокращение длины колесной базой от прошлогоднего дизайна.
25%-е сокращение передаточного отношения рулевого механизма от прошлогоднего дизайна.
Радиус поворота должен составить меньше чем 15 футов.
Критерии
Следующие требования должны сопровождаться в дизайне шасси. Эти критерии не важны по отношению к успеху шасси, однако они увеличат его рабочие характеристики.
рама
Усильте раму, минимизировав число изгибов.
Улучшите компановку двигателя, чтобы потратить меньше двух часов времени для удаления и избавить от необходимости демонтажа подвески прежде, чем удалять двигатель из рамы.
подвеска
потключать стабилизаторы поперечной устойчивости как часть дизайна подвески.
Уменьшите размер стоек, чтобы устранить контакт с колесом.
Заключительный дизайн
Правила SAE Формулы использовались в качестве строгих рекомендаций в течение всего процесса проектирования, чтобы обеспечить безопасность и приемлемость выбранного дизайна. Чтобы выбрать заключительный дизайн, проектная группа разделила шасси на подсистемы: рама, подвеска и управление. После представление каждой подсистемы к процессу проектирования, обрисованному в общих чертах в Отчете о Выборе Дизайна, заключительный дизайн был выбран основанный на конструктивных требованиях в Секции 5.1 и Секции 5.2. Таблица 1 показывает заключительный дизайн для каждой подсистемы, в то время как рисунок 1 показывает заключительный дизайн шасси. Чрезвычайно важно отметить, что все системы были разработаны одновременно, поскольку изменения в одной подсистеме могут решительно затронуть дизайн другой подсистемы. Следующие разделы далее исследуют каждую подсистему.
| Таблица 1: Заключительное резюме дизайна Подсистемы | Финальный Дизайн |
| Рама | |
| o Конструкция | рамная сталь |
| o Производство | VR3 Engineering Ltd. Cartesian Tube Profiling |
| o Материал | 4130 Cr-Mo |
| Подвеска o Конструкция o Производство o Materials | Неравные и непараллельные поперечные рычаги подвески Dalhousie University & Velocity Machining 4340/4130/1018 Steel &7075-T6 Aluminum |
| Управление o Конструкция o Manufacturing o Materials | Система рулевого управления переднего колеса с стойкой Dalhousie University 4130 Steel |
Рисунок 1: шасси SAE формулы
Испытание рамы
Рама была построена, используя рамную сталь. Легка в производстве, рекомендующие по SAE Формулы (избавляющий от необходимости испытание материала) и уменьшенная стоимость стали были основными преимуществами, которые привели к выбору рамной стали. Для полного обсуждения материала и производственных выборов, пожалуйста, посмотрите проектную группу 14: Отчет о Дизайне в декабре. Рисунок 2 показывает построенную раму.
Один из основных критериев рамы был вес. Наличие легкой рамы очень важно, поскольку более легкий автомобиль допускает более быстрое ускорение, лучше управление и более эффективный расход топлива. Команда стремилась к весу рамы 75 фунтов или меньше и произвела раму, весящую 65 фунтов. Это было достигнуто посредством внимательного рассмотрения размещения водителя и составляющей кампоновки. Рама и подвеска были разработаны одновременно так, чтобы укрепленные узлы на структуре соответствовали узлам рычага подвески. Это гарантировало, что никакая деталь рамы не был помещен в изгиб или сжатие.
Рисунок 2: финальный дизайн рамы
Сам дизайн рамы и подвески также допускал раму, которая будет разработана так, чтобы было достигнуто управление SAE Формулы при минимальном клиренсе (1” от земли, чтобы развиться). Это допускает более низкий центр тяжести транспортного средства (CG), который важен для управления и рохождение на многих динамических событиях транспортного средства на соревновании SAE Формулы. Число изгибов было также минимизировано к только требуемым главными и передними обручами рулона. Это было улучшением по сравнению с прошлыми транспортными средствами SAE Формулы Дэлхоузи, и это сокращение было важно, поскольку изгибы ослабляют раму.
Правила SAE формулы
Правила SAE Формулы предоставляют строгие рекомендации, которые должны придерживаться к раму, чтобы участвовать в соревнованиях. Есть несколько шаблонов, которые должны быть в состоянии пройти через все пункты структуры, чтобы гарантировать соответствующий интервал для водителя. Рисунок 3 показывает в кабине внутренний шаблон поперечного разреза способность шаблона пройти через раму. Другой шаблон используется, чтобы гарантировать, что 95-й мужчина мог в состоянии гаходиться в кабине.
Эти шаблоны гарантируют, что рама в состоянии подойти водителям всех размеров и гарантирует, что водителю удобно, легкий доступ к управлению, и может легко войти и выйти из транспортного средства.
Рисунок 3: шаблоны SAE формулы
Эргономика водителя
Одни из конструктивных требований, которые осуществил наш коллектив дизайнеров, это улучшение эргономику водителя. Основанный на исследовании эргономики, сделанном командой SAE Формулы, было определено, что это будет достигнуто, гарантируя, что бедра водителя составляют 5 дюймов или меньше ниже голеностопа в кабине. Рисунок 4 показывает, как новая рама отвечает этому требованию, поскольку голеностоп находиться почти на одной линии с бедрам для одного из членов группы в раме при ведущем положении.
Рисунок 4: эргономика водителя
Другое правило SAE Формулы, которое было выполнено, это минимальный интервал шлема водителя к главному обручу рулона, который требуется, чтобы он был минимум 2 дюйма. Создавая несколько макетов и используя водителя команды SAE Формулы Дэлхоузи данные об эргономике, команда легко смогла выполнить это с 4-дюймовым люфтом для самого высокого водителя в команде. Рисунок 5 показывает финальный дизайн рамы со способностью проектной группы ответить этому требованию SAE Формулы.
Рисунок 5: главное управление люфта
Чтобы улучшить эргономику водителя, команда SAE Формулы Дэлхоузи также купила сидения формулы Tillett W3, Tillett гоночное сидение установили так, чтобы предоставить водителю удобное положение, обратную связь транспортного средства и надлежащую поддержку. Покупка участвующего в гонках сидения была учтена при проектировании структуры и создании макетов структуры, чтобы гарантировать надлежащий интервал. Угол спинки сидения составляет приблизительно 45 °, который является в пределах диапазона 30 ° к 50 °, который, был самым удобным во время исследования эргономики. Макеты структуры также помогли гарантировать, что руль и собрание педали были помещены соответственно для водителей с высотами между 5’4” и 6’3”.
Выход водителя
Правила формулы SAE излагают, что водитель должен быть в состоянии выйти из транспортного средства менее чем через 5 секунд. Команда дизайнеров укладывалась по времени выхода менее чем 4.5 секунд для каждого члена группы, чтобы выйти из транспортного средства. Более быстрое время выхода непосредственно связано с эргономикой водителя, наряду с дизайном структуры. Сторона кабины была разработана указано ниже в пункте, где водитель вышел бы из транспортного средства, легко.
Чтобы протестировать это, каждый член группы был размещен в транспортное средство, и время, чтобы выйти было зарегистрировано. Это было сделано пять раз для каждого члена группы. Таблица 2 показывает результаты.
Таблица 2: результаты выхода водителя
| члены группы | Среднее время(сек) |
| Simren Gill | 2.70 |
| Phil Hay | 3.29 |
| Patrick McKenna | 3.36 |
| Phil Thibodeau | 3.39 |
Как видно из Таблицы 2, проектная группа смогла ответить установленному требованию времени. Однако, такой метод выхода, используемого проектной группой, не идентичен тому фактическому сценарию транспортного средства, было определено, что эти конструктивные требования не были полностью встречены. Заключительное местоположение сидения должно быть определено командой SAE Формулы, и стручки стороны корпуса будут также присоединены к структуре. Как начальный тест, основанный на упомянутых выше результатах, кажется, что у команды SAE Формулы Дэлхоузи не должно быть проблемы со встречей в 5 вторых раз выхода.
As can be seen from Table 2, the design group was able to meet the established time requirement. However, since the method of egress used by the design group is not identical to that of the actual vehicle scenario, it has been determined that this design requirement was not fully met. The final seat location must be determined by the Formula SAE team, and the body side pods will also be attached to the frame. As an initial test, based on the results listed above, it appears that the Dalhousie Formula SAE team should have no problem with meeting the 5 second egress time.