Efficiency Challenge Electric Vehiclechallenge.tubitak.gov.tr/assets/arac-mekanik-tasarimi.pdf · 2017-03-13 · Araç Mekanik Tasarım KAYNAKLAR ve FAYDALI DOKÜMANLAR Brendan. J

Efficiency Challenge Electric Vehicle (Alternatif Enerjili Araç Yarışları)

Araç Mekanik Tasarım

Mahmut Akgemci

TÜBİTAK MAM Enerji Enstitüsü

Ajanda (Araç Mekanik Tasarım )

Araç Geliştirme Süreçleri Tasarım Süreçleri Otomotiv Sektöründe yapılan Dijital Analizler ve

Testler Analiz Test ve Doğrulama

Araç Mekanik Sistemleri Şase tasarımı Teker bağlantıları Fren tasarımı

Rollbar - Rollcage Tasarımı Tasarım Çalışması Analiz Çalışması

Araç Geliştirme Süreçleri

Süreçler – V diyagramı

Zaman Planı


2012 2013 2016 2014

A

PS

B

C D

E

P H1

OKTB İç & Dış Trim Tema Çalışmaları

S1 S2 S3

Gövde Altı Design

Gövde Üstü Tasarımı

M1 c1 c2

x2

SDD Motor ve Aktarma Sis. Tasarımo

X0 X1

2015

Süreçler – Planlama Takvimi

İlk motor Prototipi

İlk Gövde Altı Parçaları Prototipi

İlk Prototipi


Dijital Analiz & Testler

Titreşim -

Akustik Dayanım Dinamik

Güvenlik Performans

Motor & Yol gürültüsü ve titreşimleri

Rüzgar gürültüsü

Yapısal dayanım

Araç dayanımı

Sürüş konforu

Manevra kabiliyeti

Frenleme

İvmelenme

0-100 km hız.

Yokuş perfor.

Çarpışma testleri

Yaya güvenliği

Termal - Aerodinamik

Araç sıcaklık dağılımı

Akış Analizleri



Titreşim -





Yapısal dayanım

Araç dayanımı

Sürüş konforu

Manevra kabiliyeti

Frenleme

İvmelenme

0-100 km hız.

Yokuş perfor.


Yaya güvenliği



Akış Analizleri



Titreşim -





Yapısal dayanım

Araç dayanımı

Sürüş konforu

Manevra kabiliyeti

Frenleme

İvmelenme

0-100 km hız.

Yokuş perfor.


Yaya güvenliği



Akış Analizleri



Titreşim -





Yapısal dayanım

Araç dayanımı

Sürüş konforu

Manevra kabiliyeti

Frenleme

İvmelenme

0-100 km hız.

Yokuş perfor.


Yaya güvenliği



Akış Analizleri



Titreşim -





Yapısal dayanım

Araç dayanımı

Sürüş konforu

Manevra kabiliyeti

Frenleme

İvmelenme

0-100 km hız.

Yokuş perfor.


Yaya güvenliği



Akış Analizleri



Titreşim -





Yapısal dayanım

Araç dayanımı

Sürüş konforu

Manevra kabiliyeti

Frenleme

İvmelenme

0-100 km hız.

Yokuş perfor.


Yaya güvenliği



Akış Analizleri



Titreşim -





Yapısal dayanım

Araç dayanımı

Sürüş konforu

Manevra kabiliyeti

Frenleme

İvmelenme

0-100 km hız.

Yokuş perfor.


Yaya güvenliği



Akış Analizleri

Malzeme Seçimi

Teknik özellikler

Bağlama şekli/montaj

Maliyet

Tedarik

Araç Mekanik Sistemleri - Şase

Şase Tipleri

Unibody (birleşik şase)

Ladder Frame (merdiven gövdeli)

Monocoque (tek kabuk)

Space Frame (uzay kafes)

- Şase ve gövde parçaları entegre haldedir

- Günümüz binek araçlarında uygulanır

- Ayrı bir şase (frame) olan uygulamalara göre daha hafif

Tanım: Tüm komponentleri bir arada tutan destek

- Genellikle ili ‘U’ profil arasına çapraz elemanlar bağlanmasıyla oluşturulur

- Basit bir geometriye sahiptir

- Ağır vasıta araçlar, kamyonlar, pick-uplarda kullanılır

- Tamir edilmesi kolayıdır

Malzeme Seçimi

Teknik özellikler


Maliyet

Tedarik


Şase Tipleri






- Kompozit malzemelerden kabuk şeklinde üretilir

- Diğer alternatiflerine göre daha hafiftir

- Tamir edilmesi / onarılması zordur

Malzeme Seçimi

Teknik özellikler


Maliyet

Tedarik


Şase Tipleri






Malzeme Seçimi

Teknik özellikler


Maliyet

Tedarik


Şase Tipleri





- Bar veya çeşitli profillerin birleştirilmesi ile oluşturulan kafes şeklindeki şasedir

- Metal veya karbon fiber tübler kullanılabilir

- Tasarımı, üretimi ve onarımı kolaydır


Malzeme Seçimi

Teknik özellikler


Maliyet

Tedarik


Şase Tipleri







Tasarıma başlarken

Sorular??

Süreç…

Kurallara uygun

Üretilebilir

Şase Tipi

Kaba boyutlar

Tahmini yerleşim

Malzeme seçimi

Kalınlıklar

Üretim yöntemi

Parça yerleşimi

Bağlantı ve destek noktaları

Dayanım analizleri

Doğrulama

Prototip üretimi

Konsept Üretim 3D

Model Paket CAE

Analiz

Fonksiyon Çalışma koşulları Çevre koşulları Paketleme Maliyet Üretim adedi


Örnek Çalışma

Konsept

3D Model

Paket

Koltuk & Sürücü Motor Bataryalar Fren sistemi, hatları ve rezervuar Elektronik Kontrol Komponentleri Sürücü Kontrol Komponentleri


CAE Analiz

Dağılmış yük

Clamp

𝑊𝑛𝑒𝑡 =1

2𝑚𝑣2

2 −1

2𝑚𝑣1

2 𝑊𝑛𝑒𝑡 =1

2𝑚𝑣2

2 = 𝑓 ∙ 𝑑

𝑣1 = 55𝑘𝑚 𝑠𝑎 → 𝑣2 = 0𝑘𝑚 𝑠𝑎

𝑡 = 0,1 𝑠𝑛 → 𝑑 = ~1,5𝑚

𝑚 = 290𝑘𝑔 → 𝒇 = 𝟐𝟐 𝒌𝑵

Araç Üzerine Gelen Yükler

Statik Yükler Dinamik Yükler

Motor 75kg Hızlanma + / - 1,5 g

Sürücü 120kg Frenleme

Şase 40kg Viraj + / - 1,5 g

Çevresel 135kg Çarpışma + / - 4,5 g

Dış kabuk 30kg

Tekerlek Seçimi Normal load Slip angle Inclination angle Slip ratio Inflation pressure

Araç Mekanik Sistemleri – Teker Bağlantıları

𝑚1

𝑚2

𝑚3

𝑚4

𝒎𝑻

𝑚5

𝑚6

𝑪𝒐𝑮

Fren Tasarımı Enerji denklemi Fren sistemi seçimi Fren kuvveti hesabı Sisteme uygunluk ve paketleme

Araç Mekanik Sistemleri – Fren Tasarımı

fsWb

HtW

df WDW cgt

Fren Kuvveti

Araç Mekanik Sistemleri – Rollbar/Rollcage

Rollbar/Rollcage Tasarımı Devrilme ve çarpışma anlarında koruma

Tüm paket dikkate alınarak

Sürücüye göre tasarlanmış

Kurallara uygun


Kullanılan Programlar İp Uçları


Analiz - Teori


Analiz – Stres Analizi (Statik – Lineer)


Analiz


Stres & Deplasman Analizi

Statik & Lineer Analiz

Mesh seçimi

Sınır Şartları

F=1kN

3D mesh - 100k eleman


Stres Analizi (Von Mises)


Deplasman Analizi


Stres Analizi (Von Mises)


Deplasman Analizi


Burkulma Analizi

𝑺𝑭 =𝒇𝒌𝒓𝒇

𝑓 𝑓


TEŞEKKÜRLER…

Soru & Cevaplar


KAYNAKLAR ve FAYDALI DOKÜMANLAR

Brendan. J. Waterman, DESIGN AND CONSTRUCTION OF A SPACE-FRAME CHASSIS, School of Mechanical and Chemical Engineering, University of Western Australia, November 2011

Jannis D.G. Van Kerkhoven, DESIGN OF A FORMULA STUDENT RACE CAR CHASSIS, Master’s Thesis, Technische Universiteit Eindhoven, Department Mechanical Engineering, Dynamics and Control Technology Group, Eindhoven, December 2008

Anthony M O’Neill , CHASSIS DESIGN FOR SAE RACER, University of Southern Queensland Faculty of Engineering and Surveying , October 2005

Ron Champion, BUILD YOUR OWN SPORTS CAR FOR AS LITTLE AS £250 AND RACE IT!, Haynes Publishing, 2nd Ed., May 2000

Edward M. Kasprzak, David Gentz, THE FORMULA SAE TIRE TEST CONSORTIUM—TIRE TESTING AND DATA HANDLING, Society of Automotive Engineers, 2006-01-3606

Ravinder Pal Singh1, STRUCTURAL PERFORMANCE ANALYSIS OF FORMULA SAE CAR, Department of Mechanical Engineering, Chitkara Institute of Engineering and Technology, No. 31, 46 – 61, December 2010

Vikas Sharma, Divyanshu Purohit, SIMULATION OF AN OFF-ROAD VEHICLE ROLL CAGE A STATIC ANALYSIS, International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), Vol. 2, Issue 4, July-August 2012

Santanu Chakraborty1, Hemant Kumar Neopaney, STATIC ANALYSIS OF ROLL CAGE, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Volume 4, Issue 2, February 2014

Amal Tom Kumbiluvelil, Abu Thomas Cherian, DESIGNING AND ANALYSIS OF ROLL CAGE OF AN ATV, Abu Thomas Cherian et al Int. Journal of Engineering Research and Applications, Vol. 3, Issue 5, Sep-Oct 2013

Bharat Kumar Sati, Prashi Upreti, Anirudh Tripathi & Shankar Batra, STATIC AND DYNAMIC ANALYSIS OF THE ROLL CAGE FOR AN ALL-TERRAIN VEHICLE, Imperial Journal of Interdisciplinary Research (IJIR), Vol-2, Issue-6, 2016

Alexander Prorok, OPTIMIZATION OF FORMULA SAE ELECTRIC VEHICLE, Frame with Finite Element Analysis, University of Akron: Ohio’s Polytechnic University, IdeaExchange@UAkron, Spring 2016


KAYNAKLAR ve FAYDALI LİNKLER

http://students.sae.org/cds/formulaseries/fsae/reference/orgteam02.htm

https://pdfs.semanticscholar.org/70aa/b20f1854b12f6f60a7aa05820137104cbfa1.pdf

Theory of FEM https://www.youtube.com/watch?v=0AZcpKWel1c

Mod-01 Lec-03 Introduction to Finite Element Method https://www.youtube.com/watch?v=MldJ6WHCsvQ

Frontal Impact analysis in Ansys 16.0 | Formula sae supra | Material selection in Ansys https://www.youtube.com/watch?v=GgZERsildDk

Roll cage side impact analysis https://www.youtube.com/watch?v=38TYryPb0EY

Chassis Analysis with Calculations in Solidworks - Supra, Baja, Effiicycle and Go kart https://www.youtube.com/watch?v=ml8AMofomUQ

https://www.youtube.com/watch?v=0AZcpKWel1c










https://www.youtube.com/watch?v=MldJ6WHCsvQ




https://www.youtube.com/watch?v=GgZERsildDk



https://www.youtube.com/watch?v=38TYryPb0EY



https://www.youtube.com/watch?v=ml8AMofomUQ



Documents

Efficiency Challenge Electric Vehiclechallenge.tubitak.gov.tr/assets/arac-mekanik-tasarimi.pdf · 2017-03-13 · Araç Mekanik Tasarım KAYNAKLAR ve FAYDALI DOKÜMANLAR Brendan. J