konstruiranje premnikov elektr avtomobilanajprej smo določili točke v katerih bo premnik vpet,...
TRANSCRIPT
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO
Žan ŠINKOVEC
KONSTRUIRANJE PREMNIKOV ELEKTRIČNEGA
AVTOMOBILA
Magistrsko delo
študijskega programa 2. stopnje
Strojništvo
Maribor, marec 2014
KONSTRUIRANJE PREMNIKOV
ELEKTRIČNEGA AVTOMOBILA
Magistrsko delo
Študent: Žan ŠINKOVEC
Študijski program
2. stopnje:
Strojništvo – smer Strojništvo
Smer: Konstrukterstvo
Mentor: red. prof. dr., Srečko GLODEŽ
Maribor, marec 2014
- II -
- III -
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju Srečku Glodežu za pomoč in
vodenje pri opravljanju magistrskega dela.
Zahvaljujem se tudi študentom s katerimi smo
sodelovali pri projektu e-mobil.
Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili
študij, ter punci Andreji za njeno podporo pri študiju.
- IV -
KAZALO
1 UVOD ............................................................................................................................... 1
1.1 Opredelitev problema oziroma opis problema, ki je predmet raziskovanja ...................... 1
1.2 Cilji in raziskovalne hipoteze magistrskega dela .............................................................. 2
1.3 Predpostavke in omejitve raziskave .................................................................................. 2
1.4 Predvidene metode raziskovanja ....................................................................................... 2
2 TEORETIČNE OSNOVE VZMETENJA ........................................................................ 3
2.1 Splošno .............................................................................................................................. 3
2.2 Karakteristike vzmetenega kolesa ..................................................................................... 3
2.3 Vrste vzmetenja ................................................................................................................. 4
2.3.1 Samostojno (neodvisno) vzmetenje kolesa ....................................................................... 4
2.3.2 Vzmetenje z dvojnimi A rokami »duble wishbone« ......................................................... 5
2.3.3 Vzmetenje z uporabo McPherson-ovega modela .............................................................. 6
2.3.4 Primerjava »duble wishbone« in »McPherson« vzmetenja prednjih ne gnanih koles ...... 8
2.3.5 Vzmetenje zadnje osi ........................................................................................................ 8
2.4 Geometrija vzmetenja ....................................................................................................... 9
2.4.1 Potovanje in kinematika kolesa (geometrija kolesa) ......................................................... 9
2.4.2 Razdalja med sprednjo in zadnjo osjo avtomobila ............................................................ 9
2.4.3 Kolotek avtomobila ......................................................................................................... 10
2.4.4 Določevanje geometrije .................................................................................................. 11
2.4.5 Geometrija premnika ....................................................................................................... 17
3 DIMENZIONIRANJE DINAMIČNO OBREMENJENIH KONSTRUKCIJSKIH
KOMPONENT ................................................................................................................ 18
3.1 Splošno o dimenzioniranju dinamično obremenjenih komponent na življenjsko dobo . 18
3.2 Splošne metode dimenzioniranja dinamično obremenjenih komponent ........................ 20
3.2.1 Napetostna metoda .......................................................................................................... 20
3.2.2 Deformacijska metoda .................................................................................................... 21
3.2.3 Mehanika loma ................................................................................................................ 21
4 ZASNOVA IN KONSTRUIRANJE ELEKTRO AVTOMOBILA ................................ 23
4.1 Zasnova elektro avtomobila ............................................................................................ 23
4.1.1 Robni pogoji pri konstruiranju podvozju avtomobila ..................................................... 23
4.2 Konstruiranje premnika elektro avtomobila .................................................................. 24
4.2.1 Parametri za določitev geometrije premnika................................................................... 24
- V -
4.2.2 Določitev točk vpetja premnika ...................................................................................... 31
4.3 Izračun napetosti, ki nastopijo v posameznih točkah vpetja premnika ........................... 32
4.3.1 Izračun maksimalnih sil pri normalni vožnji avtomobila ............................................... 34
4.3.2 Izračun minimalnih sil pri normalni vožnji avtomobila .................................................. 37
4.3.3 Izračun sil pri rahlem zaviranju....................................................................................... 39
4.3.4 Izračun sil pri močnem zaviranju .................................................................................... 42
4.3.5 Izračun sil pri vožnji čez luknje ...................................................................................... 44
4.3.6 Izračun sil pri vožnji čez izbokline ................................................................................. 47
5 DIMENZIONIRANJE PREMNIKA .............................................................................. 50
5.1 Začetni model premnika .................................................................................................. 51
5.2 Numerična analiza po MKE ............................................................................................ 52
5.2.1 Določitev trdnostnih lastnosti materiala ......................................................................... 55
5.2.5 Določitev glavnih napetosti............................................................................................. 61
5.3 Največji pomik premnika ................................................................................................ 66
5.4 Določitev življenjske dobe .............................................................................................. 67
5.4.1 Določitev kritičnega števila nihajev v posameznem obremenitvenem primeru in
skupnega števila obremenitvenih blokov za točko ............................................ 68
6 ANALIZA REZULTATOV............................................................................................ 73
7 ZAKLJUČEK .................................................................................................................. 74
7.1 Doseženi cilji ................................................................................................................... 74
7.2 Predlogi za nadaljnje delo ............................................................................................... 74
8 LITERATURA ................................................................................................................ 75
9 PRILOGE ........................................................................................................................ 76
9.1 Priloga 1: ......................................................................................................................... 76
9.2 Priloga 2: ......................................................................................................................... 76
9.3 Priloga 3: ......................................................................................................................... 77
9.4 Priloga 4: ......................................................................................................................... 78
9.5 Življenjepis ...................................................................................................................... 79
- VI -
KAZALO SLIK
Slika 1: Prikaz vzmetenja avtomobila, katerega sestavni del je tudi premnik [4] ...................... 1 Slika 2: Delovanje bočnih sil podlage na šasijo preko kolesa in vzmetenja .............................. 4 Slika 3: Vzmetenje z dvojnimi A rokami ................................................................................... 5 Slika 4: McPherson-ov model vzmetenja ................................................................................... 6 Slika 5: Delovanje momenta na točko vrtišča pri McPherson-ovem modelu vzmetenja ........... 7
Slika 6: Primerjava vzmetenja »duble wishbone« (A) in »McPherson« (B) ............................. 8 Slika 7: Vzmetenje zadnje osi .................................................................................................... 8 Slika 8: Gibanje kolesa v vertikalni smeri .................................................................................. 9 Slika 9: Razdalja med sprednjo in zadnjo osjo avtomobila (l) ................................................. 10 Slika 10: Kolotek avtomobila ................................................................................................... 10
Slika 11: Prikaz pogleda avtomobila ........................................................................................ 11 Slika 12: Določevanje točk IC in RC ....................................................................................... 12
Slika 13: Določevanje RC pri sprednjem vzmetenju................................................................ 12 Slika 14: Odvisnost zadnjega RC koles od sprednjega ............................................................ 13 Slika 15: Prikaz določitve točke IC .......................................................................................... 13 Slika 16: Pozitiven kot nagiba kolesa ....................................................................................... 14
Slika 17: Prikaz delovanja kota nagiba kolesa ob obremenitvi vozila ..................................... 14 Slika 18: Prikaz geometrije kota nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba............................ 15
Slika 19: Kot inklinacije in »Scrub radius« .............................................................................. 16 Slika 20: Položaj koles pri pozitivnem kotu »toe« ................................................................... 17 Slika 21: Kot nagiba premnika v dveh ravninah ...................................................................... 17
Slika 22: Določitev življenjske dobe dinamično obremenjene konstrukcije [1] ...................... 19 Slika 23: Wöhlerjeva krivulja dinamične trdnosti [1] .............................................................. 20
Slika 24: Klasični pristop h konstruiranju ................................................................................ 22 Slika 25: Lomno – mehanski pristop h konstruiranju .............................................................. 22
Slika 26: Prikaz avtomobila s koordinatnim sistemom [4]....................................................... 23 Slika 27: Medosna razdalja....................................................................................................... 24
Slika 28: Širina podvozja .......................................................................................................... 25
Slika 29: Določevanje RC in IC točk ....................................................................................... 25 Slika 30: Kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba .......................................................... 26
Slika 31: Kot nagiba kolesa ...................................................................................................... 26 Slika 32: Kot inklinacije ........................................................................................................... 27 Slika 33: »Scrub radius« ........................................................................................................... 27
Slika 34: Razdalja med zgornjim in spodnjim zglobom premnika .......................................... 28 Slika 35: Pritrditev krmilja (točka E) na premnik .................................................................... 28
Slika 36: Pritrditev zavornih čeljusti (točka D) na premnik ..................................................... 29 Slika 37: Majhna dva kroga prikazujeta pritrditev zavornih čeljusti ....................................... 29 Slika 38: Določitev pozicije vpetja gredi na premnik .............................................................. 30
Slika 39: Premnik in točke vpetja premnika ............................................................................. 31
Slika 40: Točke, v katerih nastopajo obremenitve na premnik, postavljene v koordinatni
sistem kolesa ............................................................................................................................. 32 Slika 41: Določitev točk B in C ................................................................................................ 35
Slika 42: Določitev točke D...................................................................................................... 36 Slika 43: Določitev točke E ...................................................................................................... 36 Slika 44: Določitev točke A...................................................................................................... 37
- VII -
Slika 45: Točka G – težišče avtomobila ................................................................................... 40
Slika 46: Slika prikazuje točko, v kateri se nahaja pogon elektro avtomobila (točka M) ........ 45 Slika 47: Model zgloba v delnem prerezu [4] .......................................................................... 50
Slika 48: Vpetje zgloba v premnik ........................................................................................... 50 Slika 49: Začetni model premnika ............................................................................................ 51 Slika 50: Premnik s komponentami, preko katerih delujejo nanj obremenitve ........................ 51 Slika 51: Premnik z zaokrožitvami in točkami vpetja .............................................................. 55 Slika 52: Površinske napetosti, ki delujejo na gred .................................................................. 56
Slika 53: Površinske napetosti, ki delujejo na točke vpetja zglobov in zavornih čeljusti ........ 56 Slika 54: Mreženje 3D modela ................................................................................................. 57 Slika 55: Pozicija kritične točke (KT) ...................................................................................... 58 Slika 56: Minimalne primerjalne napetosti v KT po Missesu pri normalni vožnji, če premnik
togo vpnemo na gred ................................................................................................................ 59
Slika 57: Maksimalne primerjalne napetosti v KT po Missesu pri normalni vožnji, če premnik
togo vpnemo na gred ................................................................................................................ 59
Slika 58: Maksimalne primerjalne napetosti v KT po Missesu pri rahlem zaviranju, če
premnik togo vpnemo na gred .................................................................................................. 59 Slika 59: Maksimalne primerjalne napetosti v KT po Missesu pri močnem zaviranju, če
premnik togo vpnemo na gred .................................................................................................. 59
Slika 60: Maksimalne primerjalne napetosti v KT po Missesu pri vožnji čez luknje, če
premnik togo vpnemo na gred .................................................................................................. 60
Slika 61: Maksimalne primerjalne napetosti v KT po Missesu pri vožnji čez izbokline, če
premnik togo vpnemo na gred .................................................................................................. 60
Slika 62: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri minimalni obremenitvi avtomobila ....... 61
Slika 63: Glavna napetost ,ki se pojavi v KT pri normalni vožnji ...................................... 61
Slika 64: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri rahlem zaviranju .................................... 61
Slika 65: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri močnem zaviranju ................................. 61
Slika 66: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri vožnji čez luknje ................................... 62
Slika 67: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri vožnji čez izbokline ............................... 62
Slika 68: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri minimalni obremenitvi avtomobila ....... 62
Slika 69: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri normalni vožnji ..................................... 62
Slika 70: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri rahlem zaviranju .................................... 63
Slika 71: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri močnem zaviranju ................................. 63
Slika 72: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri vožnji čez luknje ................................... 63
Slika 73: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri vožnji čez izbokline ............................... 63
Slika 74: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri minimalni obremenitvi avtomobila ....... 64
Slika 75: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri normalni vožnji ..................................... 64
Slika 76: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri rahlem zaviranju .................................... 64
Slika 77: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri močnem zaviranju ................................. 64
Slika 78: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri vožnji čez luknje ................................... 65
Slika 79: Glavna napetost , ki se pojavi v KT pri vožnji čez izbokline ............................... 65 Slika 80: Največji pomik, ki nastane pri vožnji čez luknje ...................................................... 66
Slika 81: Določitev koeficienta oziroma s pomočjo grafa [3] ...................................... 76
Slika 82: Določitev koeficientov in s pomočjo grafa [3] ............................................ 76
- VIII -
KONSTRUIRANJE PREMNIKOV ELEKTRIČNEGA AVTOMOBILA
Ključne besede: konstruiranje, elektro avtomobil, premnik, življenjska doba, napetostna
metoda
UDK klasifikacija: [621.8-11:629.3.023]:519.6(043.2)
POVZETEK
V magistrski nalogi je opisan postopek konstruiranja premnika avtomobila. Cilj te naloge je
skonstruirati model premnika, ki bo vzdržal obremenitve ob predpostavljenih pogojih
obratovanja. Geometrijo premnika smo določili s pomočjo literature, ki je zapisana v virih.
Najprej smo določili točke v katerih bo premnik vpet, nato pa v teh točkah predpostavili
obremenitve. Točke vpetja premnika smo določili ob predpostavljeni geometriji celotnega
vzmetenja avtomobila. Nato smo s pomočjo predpostavk izračunali obremenitve, ki delujejo
na točke vpetja premnika pod različnimi pogoji. Na osnovi točk vpetja premnika smo
skonstruirali začetni 3D model premnika. S pomočjo numerične simulacije po MKE smo
optimizirali 3D obliko premnika, prikazali rezultate primerjalne napetosti po Missesu, glavne
napetosti v kritičnem prerezu premnika ter pomike pri danih obremenitvah. Glede na dobljene
rezultate glavnih napetosti v kritičnem prerezu smo določili življenjsko dobo izbranega dela
konstrukcije.
- IX -
CONSTRUCTION OF AN ELECTRIC CAR UPRIGHT
Key words: construction, electric car, upright, life span, fatigue life stress method
ABSTRACT
The thesis describes the design process of a car upright. The aim of this paper is to construct
a model upright, which will sustain the assumed load conditions. The geometry of the upright
carrier was determined by means of literature, which is recorded in the works cited page.
First, we determined the point where the upright would be mounted, and then we assumed the
burden in these sections. The upright mount points were determined assuming the geometry of
the total suspension of the car. Then we calculated the loads acting on the upright mount
point under different conditions by using suppositions. Based on the upright mount points, we
constructed an initial 3D model of the axle beam. With the help of a numerical simulation
using FEM analysis, we optimized the 3D shape of the upright, we showed the results of the
equivalent stresses according to Misses, the principal stresses in the critical cross-section of
the axle beam and movements at the given loads. According to the results of principal stresses
in the critical section we have determined the fatigue life of a selected part of the structure.
- X -
UPORABLJENI SIMBOLI
H1 – oznaka za hipotezo
– razmerje pri medosni razdalji avtomobila
– koordinatne osi Kartezijevega koordinatnega sistema
– oznaka za hipotezo
– gravitacijski pospešek
– sila podlage na kolo (brez dodatnih obremenitev)
– maksimalna hitrost avtomobila
– ne vzmetena masa pnevmatike, platišča, zavornega sistema, zglobov in premnika
– sila ne vzmetene mase
– maksimalna sila trenja med podlago in pnevmatiko
– višina masnega težišča obremenjenega avtomobila
– kot pod katerim deluje sila na zgornji zglob
– kot inklinacije
– kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba
– sila, ki deluje s podlage na pnevmatiko
– sila, ki deluje z gredi na premnik
– sila, ki deluje z zgornjega zgloba na premnik
– sila, ki deluje s spodnjega zgloba na premnik
– sila, ki deluje z zavornih čeljusti na premnik
– sila, ki deluje s krmilnega zgloba na premnik
– koeficient udarcev na pnevmatiko pri vožnji
– statični polmer pnevmatike
– zunanji premer neobremenjene pnevmatike
– zunanji polmer neobremenjene pnevmatike
– maksimalni moment pogonskega elektromotorja
– premer neobremenjene pnevmatike
– deformacija pnevmatike pri maksimalni obremenitvi
– maksimalna obremenitev pnevmatike pri predpisanem tlaku napolnjenosti
– obremenitveni koeficient pnevmatike pri predpisanem tlaku napolnjenosti
– obremenitveni koeficient pnevmatike pri dejanskem tlaku napolnjenosti
- XI -
– koeficient stranske sile na pnevmatiko pri vožnji
– pojemek pri zaviranju
– čas zaviranja
– vztrajnostna sila
– koeficient trenja med pnevmatiko in podlago
– sila
– površina na kateri deluje sila
– napetost na površini
– natezna trdnost materiala
– meja plastičnosti materiala
– modul elastičnosti materiala
– koeficient trdnosti pri utrujanju materiala
– eksponent trdnosti pri utrujanju materiala
– Poissonovo število
– število ponovitev obremenitve
– število ponovitev obremenitvenega bloka
– število nihajev obremenitve
– amplitudna trdnost
– srednje napetost
– srednja primerjalna napetost
– primerjalna amplitudna napetost
– trajna dinamična trdnost pri ali
- XII -
UPORABLJENE KRATICE
Max – Oznaka največje dimenzije/vrednosti
Min – Oznaka najmanjše dimenzije/vrednosti
RC – točka rotacije šasije »roll center«
DIN – nemški standard
ISO – evropski standard
MKE – metoda končnih elementov
KT – kritična točka
CAD – računalniško podprto načrtovanje/konstruiranje
IC – točka rotacije kolesa »instant center«
RCH – razdalja od »roll centra« do podlage
3D – modeliranje v treh oseh Kartezijevega koordinatnega sistema (x, y, z)
165/65 R14 – kratice za dimenzije kolesa
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 1 -
1 UVOD
1.1 Opredelitev problema oziroma opis problema, ki je predmet raziskovanja
Za projekt e-mobil (električni avtomobil) smo se odločili na podlagi povpraševanja trga.
Električni avtomobil v primerjavi z avtomobilom z notranjim izgorevanjem ne spušča v
okolje raznih primesi. Povpraševanje za električni avtomobil se dviga tudi, ker se zaloge
fosilnih goriv zmanjšujejo.
Vozila, gnana s pomočjo električne energije (elektromotorjev), imajo v primerjavi z vozili,
gnanimi s pomočjo motorja z notranjim izgorevanjem, malo porabo energije. Z njimi imamo
tudi manj stroškov vzdrževanja in možnost uporabljanja različnega primarnega vira energije
(vetrna, vodna, sončna, jedrska energija).
Na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru smo se odločili skonstruirati ter izdelati
električni avtomobil. S študenti smo se razdelili v skupine, ki so delale na posameznih sklopih
avtomobila (podvozje, šasija, notranjost, oblikovanje zunanjosti avtomobila, ...). Pri podvozju
smo proučili in določili obremenitve, ki delujejo na avtomobil. Nato smo skonstruirali
premnik in roke (preme), ter določili standardne zglobe, ležaje, kolo in vzmetenje avtomobila.
V magistrski nalogi smo se osredotočili na konstruiranje premnika in ga poskušali čim bolj
optimalno oblikovati, da bo zdržal vse obremenitve, ki bodo delovale nanj ter ga
dimenzionirati na življenjsko dobo. Premnik naj bi bil iz aluminijeve zlitine, saj je za
električni avtomobil zelo pomembno, da je zgrajen iz čim lažjih materialov.
Slika 1: Prikaz vzmetenja avtomobila, katerega sestavni del je tudi premnik [4]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 2 -
1.2 Cilji in raziskovalne hipoteze magistrskega dela
Krovni cilj magistrskega dela je skonstruirati strojni del podvozja avtomobila – premnik,
kateri bo vgrajen v električni avtomobil. Glavni cilj je optimizirati obliko strojnega dela po
metodi končnih elementov (MKE), določiti maksimalne obremenitve, ki delujejo na premnik
in določiti trajno dinamično trdnost tega strojnega dela, da pri določenih obremenitvah ne bo
prišlo do porušitve.
Hipoteze:
H1: Premnik bo zdržal obremenitve, čeprav je iz aluminijeve zlitine.
H2: Premnik bo lahko ulitek brez dodatne obdelave.
H3: Premnik bo zdržal obremenitve do trajne dinamične trdnosti pri nihajev.
1.3 Predpostavke in omejitve raziskave
Predpostavljamo, da bo zmodelirani sklop skladen z ostalimi deli avtomobila. Pri
dimenzioniranju posameznih elementov je predpostavljeno, da bodo napetosti zaradi zunanjih
obremenitev v elastičnem območju, tako da bo pri dimenzioniranju uporabljena napetostna
metoda. Omejitev pa nam predstavlja dejstvo, da bo premnik čim lažji ulitek s čim manj
dodatne obdelave.
1.4 Predvidene metode raziskovanja
Študij strokovne literature.
CAD modeliranje konstrukcijskih elementov.
Numerična analiza po MKE, s programskim paketom SolidWorks.
Določevanje trdnostnih lastnosti Al – zlitin pri dinamičnih obremenitvah.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 3 -
2 TEORETIČNE OSNOVE VZMETENJA
2.1 Splošno
Vzmetenje avtomobila nam omogoča udobno vožnjo kljub neravni podlagi, po kateri se
peljemo. Vzmetenje prevzame preko koles vse obremenitve, ki delujejo iz podlage na
avtomobil. S pravilno določitvijo geometrije vzmetenja preprečimo, da bi se avtomobil v
ovinkih prevrnil. Ob pravilno določeni geometriji vzmetenja bo avtomobil prenašal vse
obremenitve , ki ob vožnji delujejo nanj.
2.2 Karakteristike vzmetenega kolesa
Vzmetenje modernega kolesa mora zagotoviti številne zahteve pri različnih obratovalnih
pogojih (obremenjen/neobremenjen, pospešek/zaviranje, raven/razgiban teren). Če želimo, da
ima obremenjen avtomobil pri vožnji dober oprijem s podlago in da se v ovinkih ne bi
prevračal, moramo pri dimenzioniranju vzmetenja upoštevati različne kote, pod katerimi
posredno delujejo sile na avtomobil [4].
Sile in momenti, ki delujejo na kolo, morajo biti ob stiku s površino usmerjene v avtomobil
oziroma premnik. Pri določevanju vzdolžnih, prečnih in vertikalnih sil moramo upoštevati
točki RC in IC (predstavljeni v poglavju 2.4.4), kolotek, medosno razdaljo, kot inklinacije,
kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba in kot nagiba kolesa. S temi parametri vplivamo
na sile, ki delujejo na vzmetenje in vozne lastnosti avtomobila. Pri določevanju oziroma
dimenzioniranju vzmetenja moramo upoštevati naslednje zahteve:
neodvisno medsebojno gibanje koles na isti osi,
čim manjšo skupno nevzmeteno maso premnika, prem (dvojne A roke), zavornega
sistema in kolesa,
ugoden potek silnic, ki potekajo od točke, kjer se kolesa dotikajo podlage in potekajo
do preostalih delov konstrukcije vozila,
čim manjšo konstrukcijo z upoštevanjem geometrije in trdnostnih lastnosti
konstrukcijskih delov,
konstrukcija mora biti čim bolj ugodna za vzdrževanje,
varnost za uporabnike vozila in druge udeležence, ki bi lahko prišli v stik z
avtomobilom ob njegovem delovanju,
čim nižjo ceno vzmetenja in posledično avtomobila.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 4 -
2.3 Vrste vzmetenja
Poglavje je povzeto po strokovni literaturi [4].
2.3.1 Samostojno (neodvisno) vzmetenje kolesa
Šasija navadnega avtomobila mora biti sposobna prenašati moč motorja. Vedno večji
pospeški, hitrosti v ovinkih in pojemki privedejo do vedno večjih zahtev za varnejše podvozje
avtomobila. Neodvisno vzmetenje kolesa sledi temu trendu. Njegove glavne prednosti so:
- malo prostorskih zahtev,
- možnost je kinematično in/ali elasto kinematično spreminjanje kota, ki se nagiba k
podkrmiljenju,
- lažja je vodljivost z obstoječim pogonom,
- majhna masa,
- ni vpliva med kolesi.
Zadnji dve lastnosti sta pomembni zaradi neenakomerne vozne površine, še posebej v ovinkih
z neravnim cestiščem. Prečne in končne roke zagotavljajo kinematično obnašanje velikih in
manjših koles in pa tudi prednost iz obremenitve koles na telo oziroma šasijo. Bočne sile tudi
ustvarjajo moment, ki ima neugoden vpliv na zasuk telesa med zavijanjem (slika 2).
Kontrolne roke pri vzmetenju so na telo (šasijo) vpete preko puš, da se lahko obremenitev rok
prenaša na vzmetenje.
Zaradi bočne sile , se pojavi reakcija v točkah vpetja prem in premnika.
Slika 2: Delovanje bočnih sil podlage na šasijo preko kolesa in vzmetenja
Legenda k sliki 2:
… razdalja med točkama vpetja prem na šasijo
… sila, ki deluje s šasije na premi
… sila, ki deluje s podlage na kolo
… točki vpetja zgornje in spodnje preme na premnik
… točki vpetja prem na šasijo
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 5 -
2.3.2 Vzmetenje z dvojnimi A rokami »duble wishbone«
Zadnji dve značilnosti neodvisnega vzmetenja koles je najlažje doseči z dvojnimi prečnimi
vodili vzmetenja (dvojnimi A rokami). Ta način vzmetenja je sestavljen iz dveh prečnih
povezav na obeh straneh vozila, ki sta montirani na okvir tako, da se lahko krožno gibljeta
samo okoli vodoravne osi. Na premnik, na katerega je pritrjeno kolo, pa so roke (preme)
povezane preko krogličnega sklepa (slika 3).
Večja kot je razdalja med šasijo in kolesom oziroma večja kot je dolžina kontrolnih rok,
manjše so sile v rokah. Krmiljenje kolesa pa je tudi bolj natančno. Glavne prednosti
vzmetenja z dvojnimi A rokami so kinematične možnosti. Položaj kontrolnih rok je neodvisen
drug od drugega (kontrolne roke, ki so vpete v enako točko na premniku). Poleg tega, da
lahko različne dolžine rok vplivajo na položaj kolesa, imajo v določeni meri tudi vpliv na
kolotek kolesa.
Slika 3: Vzmetenje z dvojnimi A rokami
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 6 -
2.3.3 Vzmetenje z uporabo McPherson-ovega modela
McPherson-ov model vzmetenja uporablja večina avtomobilov (slika 4). Vzmetna roka se
uporablja namesto zgornje dvojne A roke in vzmeti. Pri vzmetenju z dvojnima A rokama je
vzmet vpeta na spodnjo roko čim bližje zglobu, na katerega je pritrjena roka. Roka je vpeta na
šasijo.
Slika 4: McPherson-ov model vzmetenja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 7 -
Zgornji del McPherson-ove roke pride vpet preko vrtišča na šasijo. Vse sile, ki delujejo preko
kolesa na šasijo, pa so skoncentrirane v točki vpetja, zato se v tej točki pojavi tudi moment
(slika 5). Zaradi koncentracije sil in momentov se za McPherson-ov model uporablja po
navadi jeklo, ki je žilav material.
Glavna prednost McPherson-ove vzmetne roke je, da se vsi deli za začasno ustavitev in
nadzor koles lahko združijo v eno montažo.
Slika 5: Delovanje momenta na točko vrtišča pri McPherson-ovem modelu vzmetenja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 8 -
2.3.4 Primerjava »duble wishbone« in »McPherson« vzmetenja prednjih ne
gnanih koles
Slika 6: Primerjava vzmetenja »duble wishbone« (A) in »McPherson« (B)
Kot je razvidno na sliki 6, se vzmetenja prednjih ne gnanih koles razlikujeta po načinu vpetja
premnika na šasijo. Drugačen pa je tudi način vzmetenja.
2.3.5 Vzmetenje zadnje osi
Vzmetenje zadnje osi sestoji iz vzdolžnih kontrolnih rok, katere ležijo v smeri vožnje
avtomobila in so montirane na vzmeten most ali pa na šasijo avtomobila. Vzdolžne kontrolne
roke morajo prenašati sile v vseh smereh, zato so predmet, na katerega delujejo upogibne in
torzijske obremenitve.
Sistem zadnjega vzmetenja, kot prikazuje slika 7, se po navadi uporablja pri avtomobilih s
srednjim pogonom. Prednost tega sistema je, da je lahko karoserija ravna in da ne zavzame
veliko prostora.
Slika 7: Vzmetenje zadnje osi
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 9 -
2.4 Geometrija vzmetenja
Poglavje je povzeto po strokovni literaturi [4].
2.4.1 Potovanje in kinematika kolesa (geometrija kolesa)
Geometrija vzmetenja (slika 8) opisuje gibanje kolesa v navpični smeri, med tem ko
kinematika kolesa opredeljuje položaj kolesa, sile in momente, katere povzroča podlaga na
kolo oziroma ostalo geometrijo (gred, ležaje, premnik, zglobe, vzmetenje, preme).
Spremembe položaja kolesa so posledica elastičnosti v delih vzmetenja. Formule za izračun
teh prametrov so določene tako v nemških standardih DIN 70 000 in DIN 74 250, kot tudi v
mednarodnih standardih ISO 4130 in ISO 8855.
Slika 8: Gibanje kolesa v vertikalni smeri
Ob pogledu s sprednje strani kolesa (pogled prikazuje slika 11), prikazuje slika 8, kako se
zaradi kota nagiba kolesa ob obremenitvi avtomobila, spremeni položaj kolesa. Črtkana črta
prikazuje položaj kolesa, če na vzmetenje ne deluje obremenitev. Polna črta pa prikazuje
položaj kolesa, če na vzmetenje delujejo obremenitve.
2.4.2 Razdalja med sprednjo in zadnjo osjo avtomobila
Razdalja merjena od sredine zadnje osi do sredine sprednje osi, ima velik vpliv na vozne
lastnosti vozila. Večja dolžina omogoča več prostora za potnike in zmanjša vpliv dodatnega
tovora. Previsna polja spredaj in zadaj vozila so tako krajša. Omogoča pa tudi bolj mehko
vzmetenje, kar je povezano z večjo udobnostjo (slika 9).
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 10 -
Slika 9: Razdalja med sprednjo in zadnjo osjo avtomobila (l)
Za določitev medosne razdalje avtomobila si lahko pomagamo z razmerjem:
Tako vzamemo za manjša vozila razmerje , pri čemer se medosna razdalja giblje
med in (po strokovni literaturi [4]).
2.4.3 Kolotek avtomobila
Velikost razmika med sosednjima kolesoma (kolotek) ima velik vpliv na vozne lastnosti
vozila predvsem pri vožnji v ovinek. Razmik naj bi bil čim večji, omejen pa je s celotno širino
avtomobila. Običajno pri osebnih avtomobilih meri kolotek med in [4].
Slika 10: Kolotek avtomobila
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 11 -
2.4.4 Določevanje geometrije
Točka RC »roll center«:
Pri vseh neodvisnih vzmetenjih sta višina RC in sprememba koloteka neposredno povezana,
zato ju moramo vedno obravnavati skupaj.
RC je točka, ki leži na sredini vozila pri vzdolžnem pogledu in na srednjici osi kolesa pri
prečnem pogledu.
Slika 11: Prikaz pogleda avtomobila
Če gledamo vozilo iz bočne strani (slika 11) je točka RC na vzdolžni osi vozila. V tem
pogledu pa se vozilo vrti okrog točke RC ob zaviranju in pospeševanju vozila.
Ob pogledu vozila s sprednje strani (slika 11), se okoli točke RC pri delovanju stranskih sil,
nagiba oziroma prevrača vozilo. Točka RC je samo pri simetrični obremenitvi vozila na
sredini, pri vožnji v ovinek pa se položaj te točke spremeni. RC mora biti čim manj oddaljen
od podlage, saj vpliva na vozne lastnosti ter na sile in momente, ki delujejo na vozilo. Pri
določitvi višine RC (RCH) moramo paziti, da slučajno ne pride položaj točke pod podlago.
Zaradi momenta, ki nastopi z linearnimi silami v prijemališču točke IC, ki vzmeteno maso
potiskajo navzdol, privede do reakcije tega momenta in potisne vzmeteno maso navzgor.
Temu pravimo »Jacking efekt«.
Točka RC je tako definirana s pomočjo geometrije in vpetja rok ter višine (oddaljenosti RC
od podlage). Višino določimo s pomočjo literature (slika 12).
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 12 -
Slika 12: Določevanje točk IC in RC
Višina RC spredaj naj bi merila od do od podlage, višina RC zadaj pa od do
od podlage (slika 13) [4].
Slika 13: Določevanje RC pri sprednjem vzmetenju
Legenda k sliki 13:
… »Scrub radius« (parameter opisan v nadaljevanju)
… vodoravna razdalja od srednjice kolesa do točke RC
… razdalja med točkama vpetja prem na premnik
… razdalja med podlago in vpetjem spodnjega zgloba
… kot nagiba zgornje preme
… kot nagiba spodnje preme
… kot nagiba premnika
… točka, ki opisuje presečišče srednjice kolesa in podlage
… točki vpetja zgornje in spodnje preme na premnik
… višina točke RC
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 13 -
Geometrija pri sprednjih kolesih se malo razlikuje od zadnje, saj je RC spredaj načeloma malo
nižji od RC zadaj. Tako se najprej določi geometrija sprednjega vzmetenja in nato zadnjega.
Oba RC (sprednji in zadnji) sta povezana (slika 13), pri čemer moramo upoštevati minimalen
kot med njima.
Slika 14: Odvisnost zadnjega RC koles od sprednjega
Točka IC »instant center«:
IC je točka, okoli katere se vrti kolo, skupaj s premnikom in premo. Ta točka vpliva na kot
nagiba kolesa in položaj točke RC.
Slika 15: Prikaz določitve točke IC
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 14 -
Kot nagiba kolesa »camber«:
Kot nagiba kolesa (previs) je definiran glede na pravokotnico na podlago (slika 16). Kot je
pozitiven, če je kolo nagnjeno stran od šasije avtomobila. Če bi želeli doseči čim manjšo
obrabo in dober oprijem pnevmatik s podlago, bi določili pozitiven kot pri neobremenjenem
vozilu. Vendar zaradi slabih voznih lastnosti v ovinku, ki bi jih prinesel pozitiven kot nagiba
kolesa, izberemo negativen kot. Območje velikosti kota se giblje med 0° in 1°20'', s toleranco
±30'' (v negativno smer – proti šasiji avtomobila).
Slika 16: Pozitiven kot nagiba kolesa
Ob obremenitvi vozila lahko shematično prikažemo, kako se kot nagiba kolesa spreminja
(slika 17). Zaradi sil, ki nastanejo pri vožnji v ovinek, se pnevmatike deformirajo. Zaradi
majhnega kota nagiba kolesa pa se med podlago in pnevmatiko ustvari dovolj veliko trenje, da
vozilo ne zdrsne. Slaba stran negativnega kota je, da se ob vožnji naravnost zmanjša trenje
med podlago in pnevmatiko.
Slika 17: Prikaz delovanja kota nagiba kolesa ob obremenitvi vozila
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 15 -
Kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba »caster«:
Pod kotom nagiba (kot zaostajanja kolesa) osi zgornjega in spodnjega zgloba je nagnjena os,
okoli katere se vrti kolo s premnikom pri krmiljenju. Ta kot vpliva na silo, ki je potrebna za
krmiljenje kolesa oziroma vozila in vpliva na občutljivost krmiljenja. Kot nagiba osi
zgornjega in spodnjega zgloba vpliva tudi na kot nagiba kolesa in na vožnjo v ovinek. Večji
kot je kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba, bolje se vozilo obnaša v vožnji v ovinku.
Sredina kolesa je za osjo, ki določa kot rotacije kolesa. Kot nagiba osi zgornjega in spodnjega
zgloba lahko razložimo s primerom kolesa pri nakupovalnem vozičku »teewagen effekt«, pri
katerem se kolo orientira v smeri vlečne sile. Ta pojav nam pomaga naravnati kolo v tir kolesa
ob neravni podlagi. Vendar kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba ne sme biti prevelik,
saj bi v tem primeru postalo vozilo nestabilno. Območje tega kota se giblje med 4° in 8°.
Slika 18: Prikaz geometrije kota nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 16 -
Kot inklinacije »kingpin«:
Okrog osi, ki jo določa kot inklinacije (radij krmiljenja), se vrti kolo s premnikom pri
krmiljenju. Kot inklinacije vpliva tudi na silo, ki je potrebna za krmiljenje vozila in na
velikost nagibnega kota kolesa pri vožnji v ovinek. Kot inklinacije je odvisen od parametra
»Scrub Radius« (slika 19), ki določa razdaljo med srednjico kolesa in točko, kjer premica, ki
opisuje kot inklinacije seka podlago. Kot je razvidno iz slike 19 je kot nagnjen proti šasiji,
vendar ne sme biti prevelik, saj bi se v tem primeru posledično povečale sile, ki so potrebne
za krmiljenje vozila.
Slika 19: Kot inklinacije in »Scrub radius«
Kot, ki opisuje medsebojno lego dveh koles »toe«:
Ta kot predstavlja medsebojno lego koles, ki nista popolnoma vzporedni in vpliva na
dinamiko vozila (slika 20). Povezan je s kotom nagiba koles. S tem kotom nastavljamo
krmiljenje sosednjih koles. S pravilno nastavitvijo kota stabiliziramo kolesa za ravno vožnjo.
Kot, ki opisuje medsebojno lego dveh koles, drugače tudi imenujemo stekanje koles.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 17 -
Slika 20: Položaj koles pri pozitivnem kotu »toe«
2.4.5 Geometrija premnika
Geometrija premnika je odvisna od točk vpetja rok, dimenzij zglobov, določitve vpetja gredi,
geometrije zavornega sistema ter geometrije volanske gredi. Nagib premnika od kolesa je
odvisen od kotov nagiba kolesa in kota nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba, katera sta
dana v literaturi. Tako je nagib premnika definiran v dveh različnih ravninah (slika 21).
Slika 21: Kot nagiba premnika v dveh ravninah
Kolo mora biti v mirovni legi avtomobila nagnjeno za določen kot navzven od šasije
avtomobila. Ob obremenitvi avtomobila pa se ta nagibni kot izniči.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 18 -
3 DIMENZIONIRANJE DINAMIČNO OBREMENJENIH
KONSTRUKCIJSKIH KOMPONENT
3.1 Splošno o dimenzioniranju dinamično obremenjenih komponent na
življenjsko dobo
S pomočjo postopka dimenzioniranja dinamično obremenjenih konstrukcijskih komponent
lahko bolj natančno določimo njihovo življenjsko dobo. Vedno več je zahtev po čim lažjih
konstrukcijah. Tako lahko konstrukcijski element skonstruiramo iz lažjega materiala, vendar
se je pri tem potrebno prepričati, če ima ta material dovolj dobre mehanske lastnosti. Dobre
mehanske lastnosti pomenijo, da bo element zdržal dinamične obremenitve, ki bodo delovale
na konstrukcijo. Druga rešitev pa je lahko, da bi zmanjšali število nosilnih prerezov z uporabo
jekel z veliko trdnostjo. Pri tem je potrebno konstrukcije ustrezno skonstruirati, da ne pride do
utrujenostnih poškodb. Pri izbiranju rešitev pa je potrebno tudi gledati na ceno in možnost
obdelave materiala.
Če se pri obremenitvah pojavijo utrujenostne razpoke, je potrebno oceniti preostalo dobo
trajanja konstrukcije. Izračun trajanja življenjske dobe dinamično obremenjenih komponent
temelji na napetostnih in deformacijskih metodah. S pomočjo omenjenih metod prepoznamo
kritično mesto prereza, katerega običajno določimo po metodi končnih elementov (MKE).
Tako na življenjsko dobo konstrukcij najbolj vplivajo zunanje (dinamične) obremenitve ter
mehanske lastnosti materiala.
Pri določevanju življenjske dobe konstrukcije, katera ima razpoko, imamo točno določen
postopek, po katerem to dobo določimo. Postopek razdelimo na dva dela. V prvem delu
nastopata prvi dve fazi, v katerih določimo injiciacijo razpoke, v drugih dveh fazah pa
določimo širjenje razpoke (slika 22) [1].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 19 -
Slika 22: Določitev življenjske dobe dinamično obremenjene konstrukcije [1]
Poznamo tri metode dimenzioniranja dinamično obremenjenih komponent na življenjsko
dobo:
- Napetostna metoda
- Deformacijska metoda
- Mehanika loma
Za reševanje problemov utrujenostnih razpok in materiala ter pri dimenzioniranju dinamično
obremenjenih komponent se trenutno najbolj uporablja deformacijska metoda.
Za odločitev, katero izmed treh metod se odločimo, pa nam pomagajo tako imenovani štirje
kriteriji. Prvi kriterij dimenzioniranja na življenjsko dobo temelji na Wöhlerjevi krivulji (slika
24) in se imenuje »Infinite – life design«. Drugi kriterij imenujemo »Safe – life design«, po
katerem dimenzioniramo konstrukcije na vnaprej predvideno življenjsko dobo konstrukcije.
Tretji kriterij je povezan z rednim vzdrževanjem in pregledi konstrukcij, kjer so predvidene
možne napake (kritična mesta) v konstrukcijah. Morebitno napako v konstrukciji moramo
takoj sanirati (popraviti ali zamenjati ta del konstrukcije). Ta kriterij imenujemo »Fail – safe
design«. Zadnji kriterij pa s pomočjo predpostavke, da so v konstrukciji že prisotne napake,
na primer zaradi obrabe dela konstrukcije. S pomočjo eksperimentalnih postopkov oziroma
raznih izračunov lahko določimo preostali čas obratovanja obremenjene konstrukcije. Ta
kriterij imenujemo »Damage – tolerant design«.
Če se deformacija pojavi v elastičnem področju, uporabimo za določitev preostale življenjske
dobe obremenjene konstrukcije zakonitosti elastične mehanike loma.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 20 -
3.2 Splošne metode dimenzioniranja dinamično obremenjenih komponent
Glede na kriterije, opisane v poglavju 3.1, se odločimo, po kateri metodi bomo dimenzionirali
dinamično obremenjeno konstrukcijo.
3.2.1 Napetostna metoda
Napetostna metoda temelji na Wöhlerjevi krivulji dinamične trdnosti (slika 23) in je
najstarejša metoda dimenzioniranja dinamično obremenjenih komponent [1].
Slika 23: Wöhlerjeva krivulja dinamične trdnosti [1]
Metoda je namenjena dimenzioniranju strojnih delov konstrukcij po prvem kriteriju, kjer
napetosti še niso v plastičnem področju. Za obremenjene komponente, ki so že v plastičnem
področju, pa se uporablja metoda po drugem kriteriju, kjer s pomočjo Wöhlerjeve krivulje
določamo mejno število nihajev, ki jih bo konstrukcija še prenesla.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 21 -
3.2.2 Deformacijska metoda
Deformacijska metoda je v primerjavi z napetostno metodo novejša metoda dimenzioniranja
dinamično obremenjenih komponent. Osnovna značilnost te metode je, da se osredotoča na
samo en del deformacijskega polja pri kritičnem prerezu obremenjene komponente oziroma
konstrukcije. Metoda je primerna za določevanje deformacij v plastičnem področju za malo in
veliko ciklične obremenjene komponente. S pomočjo deformacijske metode ob poznavanju
lastnosti in parametrov materiala, ki ga obremenjujemo, lahko določimo življenjsko dobo
konstrukcije oziroma dela konstrukcije v kritičnem prerezu. V kritičnem prerezu pa se
konstrukcija najprej poruši. Življenjska doba izbranega materiala pa se določi takrat, ko se
pojavi prva mikro razpoka na konstrukciji, ki je obremenjena [1].
3.2.3 Mehanika loma
Mehanika loma se ukvarja z napetostnimi in deformacijskimi stanji v materialih oziroma
konstrukcijah, zaradi katerih lahko nastane razpoka. Razpoka pa lahko povzroči porušitev
konstrukcije. S pomočjo mehanike loma lahko predvidimo, kako hitro se bo morebitna
razpoka širila in kdaj bo povzročila porušitev konstrukcijskega dela [7].
Pri klasičnem inženirskem konstruiranju dejansko napetost na kritičnem mestu konstrukcije
primerjamo z ustrezno odpornostjo materiala. Izražena je z dopustno napetostjo, mejo tečenja
oziroma mejo utrujenostne vzdržljivosti. Predpostavimo lahko, da dokler dejanska napetost ne
presega odpornosti materiala, do porušitve konstrukcije ne bo prišlo.
Sodobno konstruiranje konstrukcij upošteva možnost prisotnih napak v konstrukcijskih delih.
Izvor napak je lahko pri postopku izdelave (litje, varjenje, preoblikovanje), kot tudi v
neprimerno izdelani oziroma zasnovani konstrukcijski komponenti. Iz mikroskopsko majhne
napake (razpoke) v materialu se lahko zaradi utrujenosti in koncentracije napetosti začne širiti
razpoka s kritično hitrostjo. Takšno širjenje razpoke privede do zloma (nenadne porušitve, ki
je nismo predvideli).
Mehanika loma ob prisotnosti napak (razpoke) združuje obnašanje materiala, oblike in
dimenzije konstrukcijskega dela pod obremenitvijo.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 22 -
Primerjava dveh pristopov h konstruiranju:
a) Klasični pristop h konstruiranju:
Slika 24: Klasični pristop h konstruiranju
V tem primeru predpostavimo, da je maksimalna obremenitev, ki se pojavi na konstrukciji,
manjša od meje tečenja materiala iz katerega je izbrana konstrukcija. Konstrukcija v tem
primeru še ni poškodovana (na konstrukciji ni nobene razpoke).
b) Lomno – mehanski pristop h konstruiranju
Slika 25: Lomno – mehanski pristop h konstruiranju
Pri tem obremenitvenem primeru določimo maksimalno obremenitev na konstrukciji, na
kateri se je že pojavila razpoka (poškodba konstrukcije). Maksimalno obremenitev pa
določimo glede na velikost in hitrost širjenja razpoke na konstrukciji.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 23 -
4 ZASNOVA IN KONSTRUIRANJE ELEKTRO AVTOMOBILA
4.1 Zasnova elektro avtomobila
V večjih mestih imamo ponavadi problem parkirnega prostora za svoj avtomobil. Zato smo se
odločili skonstruirati oziroma izdelati avtomobil manjšega velikostnega ranga, kot sta Renault
Twingoo in Modus. V njem bi se lahko vozili dve osebi, imel pa bi tudi prostor za prtljago.
Slika 26: Prikaz avtomobila s koordinatnim sistemom [4]
4.1.1 Robni pogoji pri konstruiranju podvozju avtomobila
Določili smo jih glede na uporabnost avtomobila za mestno vožnjo in možnost uporabe
električnega pogona. Električni način pogona zahteva čim lažji avtomobil. Podvozje
avtomobila je sestavljeno iz ležajev, gredi, zglobov, premnika, vzmetenja, dvojnih A rok
(prem) in krmilne osi. Deli podvozja morajo biti čim lažji in kljub temu prenašati
obremenitve, ki delujejo iz podlage oziroma okolice na avtomobil.
Robni pogoji in vsi deli podvozja avtomobila pa v veliki meri vplivajo na konstrukcijo
premnika.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 24 -
Tako določimo na začetku konstruiranja avtomobila naslednje robne pogoje:
- Masa avtomobila: maksimalno (vključno z bremenom, ki ima maso )
- Širina avtomobila: maksimalno
- Dolžina avtomobila: približno
- Razdalja med sprednjo in zadnjo osjo:
- Razdalja med ravno podlago in spodnjo površino avtomobila:
- Težišče avtomobila: na sredini avtomobila (v smeri x in y osi) in čim nižje (v smeri z
osi)
4.2 Konstruiranje premnika elektro avtomobila
Če želimo skonstruirati premnik avtomobila, moramo poznati vse točke vpetja premnika in
konstrukcijske omejitve ostalih delov, ki sestavljajo podvozje. V vseh točkah, kjer je premnik
vpet deluje nanj določena obremenitev.
Konstruirali smo sprednji desni premnik. Sprednji levi premnik pa je zrcalen 3D model
desnega premnika.
4.2.1 Parametri za določitev geometrije premnika
Parametre smo določili glede na priporočila iz strokovne literature [4].
Medosna razdalja:
Glede na to, da želimo izdelati avtomobil manjšega velikostnega ranga, smo določili tudi
manjšo medosno razdaljo, ki meri (slika 27).
Slika 27: Medosna razdalja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 25 -
Širina podvozja:
Želeno je, da je širina podvozja čim večja, saj lahko s tem parametrom povečamo stabilnost
avtomobila. Širino podvozja smo tako določili glede na zunanjo širino avtomobila oziroma
širino šasije in meri (slika 28).
Slika 28: Širina podvozja
Višina težišča obremenjenega avtomobila:
Višino težišča obremenjenega avtomobila drugače imenujemo tudi masno težišče avtomobila.
Glede na razporeditev celotne mase po prostornini obremenjenega avtomobila se nahaja
težišče avtomobila na višini , ki je merjena od podlage v z osi.
Točka RC in IC:
S pomočjo teorije, ki smo jo opisali v poglavju 2.4.4, smo za določevanje geometrije
podvozja najprej določili točki RC in IC.
Točka RC se nahaja na polovici širine podvozja avtomobila, od tal pa je oddaljena za .
Točki IC pa določata kot, pod katerim so nameščene zgornje A roke (slika 29).
Slika 29: Določevanje RC in IC točk
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 26 -
Kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba:
Kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba nam omogoča, da se kolo ob vožnji naravnost
samo naravna, kot na primer pri nakupovalnem vozičku. Ta kot meri 4° (slika 30).
Slika 30: Kot nagiba osi zgornjega in spodnjega zgloba
Kot nagiba kolesa:
Ta parameter nam pove, za koliko stopinj je simetrala kolesa odmaknjena od pravokotnice na
podlago. V našem primeru meri ta kot 0,87° (slika 31).
Slika 31: Kot nagiba kolesa
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 27 -
Kot inklinacije:
Ta parameter nam pove, za koliko stopinj je simetrala , ki poteka skozi spodnji in zgornji
zglob vpetja premnika odmaknjena od simetrale kolesa. V našem primeru meri ta kot 12,4°
(slika 32).
Slika 32: Kot inklinacije
Presečišče središčnice premnika in podlage »scrub radius«:
Ta parameter opisuje razdaljo med točkama, kateri sta določeni s presečiščem simetrale
kolesa in simetrale, katera poteka skozi središče spodnjega in zgornjega zgloba (slika 33).
Razdalja mora biti čim manjša, saj vpliva na velikost sil, ki se pojavljajo ob obremenitvah na
premnik.
Slika 33: »Scrub radius«
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 28 -
Razdalja središča vpetja dvojnih A rok na premniku:
Razdaljo smo dobili z določitvijo geometrije vzmetenja, katera je opisana v poglavju 2.4.4.
Slika 34: Razdalja med zgornjim in spodnjim zglobom premnika
Točka pritrditve krmiljenja na premnik:
Točka vpetja krmiljenja na premnik preko zgloba smo od središča vrtenja kolesa odmaknili za
največjo možno razdaljo, pri tem pa smo bili omejeni s prostorom oziroma geometrijo kolesa
(slika 35).
Slika 35: Pritrditev krmilja (točka E) na premnik
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 29 -
Točka vpetja zavornih čeljusti na premnik:
Točko vpetja zavornih čeljusti določimo glede na dimenzije zavornih čeljusti in diska, ki so
nameščene med kolo in premnik (slika 36).
Slika 36: Pritrditev zavornih čeljusti (točka D) na premnik
Zavorni sistem je podoben kot pri Renault Modusu. Glede na primerjani avtomobil smo
določili točke pritrditve zavornih čeljusti na premnik ter dimenzije celotnega zavornega
sistema. Te dimenzije potrebujemo za določitev sil, ki delujejo na premnik pri zaviranju (slika
37).
Slika 37: Majhna dva kroga prikazujeta pritrditev zavornih čeljusti
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 30 -
Določitev in način vpetja gredi na premnik:
Gred smo vpeli togo v premnik in na njo namestili ležaj z ohišjem. Na ohišje ležaja pa smo
namestili kolo z zavornim diskom (slika 38). Ob vožnji se vse skupaj vrti okrog gredi, ki je s
pomočjo konusa in matice pritrjena na premnik.
Slika 38: Določitev pozicije vpetja gredi na premnik
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 31 -
4.2.2 Določitev točk vpetja premnika
Premnik pride vpet preko zgornjega in spodnjega zgloba med dvojne A roke. Na sprednji
strani pride vpet zglob, preko katerega je vpet krmilni drog. Na zadnji strani premnika imamo
pritrjene zavorne čeljusti. Skozi premnik pa je nameščena toga gred, na katero je nameščen
ležaj, zavorni disk in platišče [4].
Slika 39 prikazuje nedokončani model premnika in točke oziroma pomožne črte vpetja
premnika na:
- zavorne čeljusti;
- gred, ki je togo vpeta v premnik in na katero pride nameščen ležaj z ohišjem, zavorni
disk in kolo;
- zglob, kateri povezuje premnik s krmilno gredjo;
- zgloba, ki omogočata gibanje premnika in povezujeta premnik s šasijo preko dvojnih
A rok (prem);
- vpetje prem na šasijo.
Slika 39: Premnik in točke vpetja premnika
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 32 -
4.3 Izračun napetosti, ki nastopijo v posameznih točkah vpetja premnika
Enačbe in parametre, ki smo jih potrebovali za izračuna napetosti smo uporabili iz strokovne
literature [4].
Osnovni podatki za izračun posamezne sile, ki deluje na premnik avtomobila:
- Masa vozila:
- Gravitacijski pospešek: ⁄
- Sila podlage:
- Največja dosežena hitrost: ⁄ ⁄
- Ne vzmetena masa:
- Sila ne vzmetene mase:
- Koeficient trenja med podlago in pnevmatiko: [5]
- Maksimalna sila trenja med podlago in pnevmatiko:
- Tip pnevmatike: 165/65 R14
- Višina masnega težišča obremenjenega avtomobila:
3D model premnika skiciramo v dveh osnovnih ravninah z upoštevanjem točk, v katerih
nastopajo obremenitve (slika 40).
Slika 40: Točke, v katerih nastopajo obremenitve na premnik, postavljene v koordinatni sistem kolesa
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 33 -
Tabela 1: Geometrijske veličine s slike 40
Tabela 2: Reakcije, ki nastopajo v posameznih točkah
Točka N (sile podlage): [
]
Točka A (sile, ki delujejo na gred): [
]
Točka B (sile v zgornjem zglobu premnika): [
]
Točka C (sile v spodnjem zglobu premnika): [
]
Točka D (sile na točki vpetja zavornih čeljusti): [
]
Točka E (sile v zglobu, kjer pride vpeto na premnik
krmiljenje): [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 34 -
4.3.1 Izračun maksimalnih sil pri normalni vožnji avtomobila
V tem primeru ne upoštevamo večjih pospeškov, upoštevamo pa pogon avtomobila.
a) Določitev sil, ki delujejo iz podlage na kolo
Določitev koeficienta :
Najprej določimo parametra in s pomočjo tabele 18 za izbran tip pnevmatike
(priloga 3):
Nato določimo parameter s pomočjo tabele 19 in parameter
za izbran tip
pnevmatike v tabeli 18 (priloga 3):
⁄
⁄
S pomočjo grafa na sliki 81 (priloga 1) določimo :
izberemo:
Sila podlage, ki deluje na kolo z upoštevanjem koeficienta :
Prečno silo , ki deluje prečno na pnevmatiko določimo s pomočjo grafa na sliki 82
(priloga 2):
iz diagrama izberemo
Pri določevanju sile pogona upoštevamo maksimalno silo trenja med podlago in
pnevmatiko:
Sile v točki N: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 35 -
b) Reakcije v točki B in C
Slika 41: Določitev točk B in C
Točka B:
Ker vemo, da dvojna A roka na zgornji zglob pritiska pod kotom , sledi:
∑
( ) ( )
( ) ( )
∑
Sile v točki B: [
]
Točka C:
∑
∑
∑
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
Sile v točki C: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 36 -
c) Reakcije v točki D
V točki D so na premnik vpete zavorne čeljusti. V primeru, da ne zaviramo, sil v tej točki ni.
Slika 42: Določitev točke D
Sile v točki D: [ ]
d) Reakcije v točki E
V točki E deluje na premnik (preko zgloba) krmilna gred samo v x osi.
Slika 43: Določitev točke E
∑
Sile v točki E: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 37 -
e) Določitev reakcij, kjer je v premnik togo vpeta gred (slika 44):
Vse sile, ki delujejo na kolo v točki N se prenesejo v točko A, kjer je preko ležajev na kolo
vpeta gred. Sile, ki nastopajo v točki A, pa se preko gredi prenesejo na premnik. Gred je na
premnik togo vpeta.
Slika 44: Določitev točke A
Sile v točki A: [
]
4.3.2 Izračun minimalnih sil pri normalni vožnji avtomobila
Izračun minimalnih obremenitev pri normalni vožnji je potreben zato, ker ga bomo
potrebovali v nadaljevanju za določitev dinamične obremenitve premnika. Pri določevanju
minimalnih obremenitev pri normalni vožnji koeficienta ne upoštevamo. Postopek
izračuna sil pa je enak kot pri izračunu maksimalih obremenitev pri normalni vožnji
avtomobila, le da nekateri predznaki sil v točkah B, C in N spremenijo predznak v in osi
(slika 41).
Tabela 3: Sprememba predznakov sil v točkah B, C in N
Sila pri max. obremenitvi Sila pri min. obremenitvi
Sile v točki N: [
] Sile v točki N: [
]
Sile v točki B: [
] Sile v točki B: [
]
Sile v točki C: [
] Sile v točki C: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 38 -
a) Določitev sil, ki delujejo iz podlage na kolo
Sila podlage, ki deluje na kolo brez upoštevanja koeficienta :
Prečno silo , ki deluje prečno na pnevmatiko določimo s pomočjo grafa na sliki 82:
iz diagrama izberemo
Sila je enaka kot v poglavju 4.3.1:
Sile v točki N: [
]
b) Reakcije v točki B in C (slika 41)
Točka B:
Ker vemo, da dvojna A roka na zgornji zglob pritiska pod kotom , napišemo da je:
∑
( ) ( )
( ) ( )
∑
Sile v točki B: [
]
Točka C:
∑
∑
∑
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 39 -
Sile v točki C: [
]
c) Reakcije v točki D (slika 42)
V točki D so na premnik vpete zavorne čeljusti. V primeru, da ne zaviramo sil v tej točki ni.
Sile v točki D: [ ]
d) Reakcije v točki E (slika 43)
V točki E deluje na premnik preko zgloba krmilna gred samo v x osi.
∑
Sile v točki E: [
]
e) Določitev reakcij, kjer je v premnik togo vpeta gred (slika 44)
Vse sile, ki delujejo na kolo v točki N se prenesejo v točko A, kjer je preko ležajev na kolo
vpeta gred. Sile, ki nastopajo v točki A pa se preko gredi prenesejo na premnik, na katerega je
togo vpeta gred.
Sile v točki A: [
]
4.3.3 Izračun sil pri rahlem zaviranju
Pri vožnji z rahlem zaviranjem je najbolj obremenjeno sprednje kolo, na katerega v primerjavi
z določanjem sil pri normalni vožnji, pride v smeri y dodatna sila na vzmetenje zaradi
pojemka . Ob enem pa se zaradi mase avtomobila pri zaviranju pojavi tudi vztrajnostna sila
, ki deluje v masnem težišču obremenjenega avtomobila na višini v osi y.
Pojemek zaviranja:
⁄
Vztrajnostna sila:
Višina prijemališča sile :
Dodatna obremenitev v točki N, ki nastane zaradi vztrajnostne sile, ki se pojavi v točki G
(slika 45):
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 40 -
Slika 45: Točka G – težišče avtomobila
∑
Sila podlage, ki deluje na kolo :
S pomočjo grafa na sliki 81 določimo :
izberemo:
a) Določitev sil, ki delujejo iz podlage na kolo
Sila podlage, ki deluje na kolo z upoštevanjem koeficienta :
Prečno silo , ki deluje prečno na pnevmatiko določimo s pomočjo grafa na sliki 82:
iz diagrama izberemo
Pri določevanju sile zaviranja upoštevamo maksimalno silo trenja med podlago in
pnevmatiko:
Sile v točki N: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 41 -
Reakcije v točki B in C (slika 41):
Točka B:
Ker vemo, da dvojna A roka na zgornji zglob pritiska pod kotom , napišemo da je:
∑
( ) ( )
( ) ( )
∑
Sile v točki B: [
]
Točka C:
∑
∑
∑
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
Sile v točki C: [
]
b) Reakcije v točki D (slika 42)
V točki D so na premnik vpete zavorne čeljusti in delujejo le v z osi.
∑
Sile v točki D: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 42 -
c) Reakcije v točki E (slika 43)
V točki E deluje na premnik preko zgloba krmilna gred samo v x osi.
∑
Sile v točki E: [
]
d) Določitev reakcij, kjer pride v premnik togo vpeta gred (slika 44)
Določitev sil v točki A je identična kot pri normalni vožnji (poglavje 4.3.1.).
Sile v točki A: [
]
4.3.4 Izračun sil pri močnem zaviranju
Pri močnem zaviranjem je, prav tako kot pri rahlem zaviranju, najbolj obremenjeno sprednje
kolo, pri čemer upoštevamo maksimalno silo trenja med platiščem in podlago. Maksimalna
sila trenja se pojavi tik preden kolo zdrsne.
Pojemek zaviranja: ⁄
Maksimalna sila trenja:
Dodatna obremenitev v točki N, ki pride zaradi sile trenja (slika 46):
Sila podlage, ki deluje na kolo :
S pomočjo grafa na sliki 81 določimo :
izberemo:
a) Določitev sil, ki delujejo iz podlage na kolo
Sila podlage, ki deluje na kolo z upoštevanjem koeficienta :
Prečno silo , ki deluje prečno na pnevmatiko določimo s pomočjo grafa na sliki 82:
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 43 -
iz diagrama izberemo
Pri določevanju sile zaviranja upoštevamo maksimalno silo trenja med podlago in
pnevmatiko:
Sile v točki N: [
]
b) Reakcije v točki b in c (slika 41)
Točka B:
Ker vemo, da dvojna A roka na zgornji zglob pritiska pod kotom , napišemo da je:
∑
( ) ( )
( ) ( )
∑
Sile v točki B: [
]
Točka C:
∑
∑
∑
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
Sile v točki C: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 44 -
c) Reakcije v točki D (slika 42)
V točki D so na premnik vpete zavorne čeljusti in delujejo le v z osi.
∑
To je maksimalna sila, ki deluje na točko vpetja čeljusti v premnik.
Sile v točki D: [
]
d) Reakcije v točki E (slika 43)
V točki E deluje na premnik preko zgloba krmilna gred samo v x osi.
∑
Sile v točki E: [
]
e) Določitev reakcij, kjer pride v premnik togo vpeta gred (slika 44)
Določitev sil v točki A je identična kot pri ostalih primerih.
Sile v točki A: [
]
4.3.5 Izračun sil pri vožnji čez luknje
Pri izračunu sil ob vožnji avtomobila čez luknje, ki delujejo na premnik ne upoštevamo
zaviranja ampak le pogon avtomobila. Na premnik delujejo sile v isti smeri in točkah, kot pri
preračunu sil pri normalni vožnji avtomobila (poglavje 4.3.1).
Določitev koeficienta :
Zaradi drugačnih pogojev vožnje čez luknje moramo namesto koeficienta upoštevati
koeficienta , ki ga razberemo iz grafa na sliki 82.
iz diagrama izberemo
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 45 -
Določitev koeficienta :
Koeficient ostaja enak kot pri prejšnjih obremenitvenih primerih.
a) Določitev sil, ki delujejo iz podlage na kolo
Sila podlage, ki deluje na kolo z upoštevanjem koeficienta :
Prečno silo , ki deluje prečno na pnevmatiko z upoštevanjem koeficienta :
Pri določevanju sile pogona ob vožnji avtomobila čez luknje upoštevamo maksimalni
moment, ki ga lahko razvije »In-wheel« elektromotor [2] (elektromotor, ki je vgrajen v
platišče avtomobila). Moment elektromotorja v točki M povzroči posredno preko ročice silo
pogona v točki H (slika 46).
Slika 46: Slika prikazuje točko, v kateri se nahaja pogon elektro avtomobila (točka M)
Iz literature smo dobili podatek o maksimalnem momentu izbranega motorja in glede na
dimenzije izbrane pnevmatike (165/65 R14) iz tabele 25 razberemo dimenziji in , s
pomočjo katerih izračunamo .
[5]
Sile v točki N: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 46 -
b) Reakcije v točki B in C (slika 41)
Točka B:
Ker vemo, da dvojna A roka na zgornji zglob pritiska pod kotom , je:
∑
( ) ( )
( ) ( )
∑
Sile v točki B: [
]
Točka C:
∑
∑
∑
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
Sile v točki C: [
]
c) Reakcije v točki D (slika 42)
V točki D so na premnik vpete zavorne čeljusti in delujejo le v z osi, tako kot pri normalni
vožnji. Tako vzamemo obremenitev na vpetje zavornih ploščic iz poglavja 4.3.1.
Sile v točki D: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 47 -
d) Reakcije v točki E (slika 43)
V točki E deluje na premnik preko zgloba krmilna gred samo v x osi.
∑
Sile v točki E: [
]
e) Določitev reakcij, kjer pride v premnik togo vpeta gred (slika 44)
Določitev sil v točki A je identična kot pri ostalih primerih.
Sile v točki A: [
]
4.3.6 Izračun sil pri vožnji čez izbokline
Pri zadnjem obremenitvenem primeru izračunamo sile, katere delujejo na avtomobil pri vožnji
čez izbokline. V tem primeru upoštevamo, tako kot pri obremenitvenem primeru pri vožnji
čez luknje (poglavje 4.3.1), le pogon avtomobila.
Določitev koeficienta :
Koeficient ostaja enak kot pri obremenitvenem primeru normalne vožnje (poglavje 4.3.1):
Določitev koeficienta :
Pri vožnji čez izbokline se v primerjavi z drugimi obremenitvenimi primeri spremeni
koeficient , pri čemer upoštevamo silo podlage na kolo , ki je enaka kot pri normalni
vožnji (poglavje 4.3.1). Koeficient določimo s pomočjo grafa na sliki 81.
izberemo:
a) Določitev sil, ki delujejo iz podlage na kolo
Sila podlage, ki deluje na kolo z upoštevanjem koeficienta :
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 48 -
Prečno silo , ki deluje prečno na pnevmatiko z upoštevanjem koeficienta :
Silo pogona , ob vožnji avtomobila čez izbokline določimo enako kot smo jo pri normalni
vožnji (poglavje 4.3.1):
Sile v točki N: [
]
b) Reakcije v točki B in C (slika 41)
Točka B:
Ker vemo, da dvojna A roka na zgornji zglob pritiska pod kotom , je:
∑
( ) ( )
( ) ( )
∑
Sile v točki B: [
]
Točka C:
∑
∑
∑
( ) ( )
( )
( )
( )
( )
Sile v točki C: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 49 -
c) Reakcije v točki D (slika 42)
V točki D so na premnik vpete zavorne čeljusti in delujejo le v z osi, tako kot pri normalni
vožnji. Tako vzamemo obremenitev na vpetje zavornih ploščic iz poglavja 4.3.1.
Sile v točki D: [
]
d) Reakcije v točki E (slika 43)
V točki E deluje na premnik preko zgloba krmilna gred samo v x osi.
∑
Sile v točki E: [
]
e) Določitev reakcij, kjer pride v premnik togo vpeta gred (slika 44)
Določitev sil v točki A je identična kot pri ostalih primerih.
Sile v točki A: [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 50 -
5 DIMENZIONIRANJE PREMNIKA
Po določitvi končne geometrije vzmetenja je bilo potrebno določiti način vpetja premnika v
posamezne sklope vzmetenja ( dvojne A roke, volansko gred, zavorne čeljusti in gred, okoli
katere se vrti kolo).
Vpetje dvojnih A rok na premnik smo izbrali enako kot pri večini avtomobilov, kateri imajo
ta način vpetja premnika na šasijo in sicer preko zglobov (slika 47).
Slika 47: Model zgloba v delnem prerezu [4]
Steblo zgloba, ki pride v stik s premnikom, je po navadi iz nerjavečega poboljšanega
konstrukcijskega jekla, ki dobro prenaša upogibne obremenitve. Ta del pride togo vpet v
premnik. Kot vemo je premnik iz aluminijeve zlitine, kar pomeni, da je iz mehkejšega
materiala kot steblo zgloba. Ta zveza, čeprav sta materiala komponent, ki se stikata različna,
dobro deluje. Zglob v premnik togo vpnemo, kot prikazuje slika 48.
Slika 48: Vpetje zgloba v premnik
Volanski drog je na premnik pritrjen na enak način kot dvojne A roke - preko zgloba. Zavorne
čeljusti pa so na premnik privijačene z dvema vijakoma. Gred smo v premnik togo vpeli pod
konusom in jo na nasprotni strani pritrdili z matico.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 51 -
5.1 Začetni model premnika
Ob znanih točkah vpetja premnika smo lahko skonstruirali model premnika (slika 49).
Slika 49: Začetni model premnika
Da lahko damo dejanske obremenitve na premnik, smo našemu modelu dodali še
konstrukcijske komponente, preko katerih je premnik obremenjen (slika 50).
Slika 50: Premnik s komponentami, preko katerih delujejo nanj obremenitve
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 52 -
5.2 Numerična analiza po MKE
Numerično analizo premnika smo naredili s pomočjo programskega paketa SolidWorks [9].
Najprej je bilo potrebno 3D model, zmodeliran v programu CATIA [9], pretvoriti v 3D model
v program SolidWorks in nato začeti s postopkom numerične simulacije. Zaradi preprečitve
večjih zareznih učinkov smo na začetni model premnika dodali zaokrožitve (slika 51).
Numerična simulacija je bila linearno – elastična.
Za lažjo določitev napetosti, ki delujejo na premnik v 3D modelu, smo pretvorili sile, katere
lahko delujejo samo v eni kontaktni točki, v ploskovno napetost v določeni ravnini.
Predznak pri napetostih nam pove smer delovanja napetosti glede na izbran koordinatni
sistem (slika 51).
Tabela 4: Površinske napetosti, ki se pojavijo na gredi (točka A)
Točka A Obremenitev Izračunana sila
Površina na kateri
deluje sila
Površinska napetost
Normalna vožnja Min [
]
[
]
[
]
Normalna vožnja Max [
] [
]
Rahlo zaviranje Max [
] [
]
Močno zaviranje Max [
] [
]
Vožnja čez luknje Max [
] [
]
Vožnja čez
izbokline Max [
] [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 53 -
Tabela 5: Površinske napetosti, ki se pojavijo v zgornjem zglobu (točka B)
Točka B Obremenitev Izračunana sila
Površina na katero
deluje sila
Površinska napetost
Normalna vožnja Min [
]
[
]
[
]
Normalna vožnja Max [
] [
]
Rahlo zaviranje Max [
] [
]
Močno zaviranje Max [
] [
]
Vožnja čez luknje Max [
] [
]
Vožnja čez
izbokline Max [
] [
]
Tabela 6: Površinske napetosti, ki se pojavijo v spodnjem zglobu (točka C)
Točka C Obremenitev Izračunana sila
Površina na katero
deluje sila
Površinska napetost
Normalna vožnja Min [
]
[
]
[
]
Normalna vožnja Max [
] [
]
Rahlo zaviranje Max [
] [
]
Močno zaviranje Max [
] [
]
Vožnja čez luknje Max [
] [
]
Vožnja čez
izbokline Max [
] [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 54 -
Tabela 7: Površinske napetosti, ki se pojavijo pri vpetju zavornih čeljusti (točki D)
Točka D Obremenitev Izračunana sila
Površina na katero
deluje sila
Površinska napetost
Normalna
vožnja Min [
]
[
]
[ ]
Normalna
vožnja Max [
] [
]
Rahlo zaviranje Max [
] [
]
Močno zaviranje Max [
] [
]
Vožnja čez
luknje Max [
] [
]
Vožnja čez
izbokline Max [
] [
]
Tabela 8: Površinske napetosti, ki se pojavijo v krmilnem zglobu (točka E)
Točka E Obremenitev Izračunana sila
Površina na katero
deluje sila
Površinska napetost
Normalna vožnja Min [
]
[
]
[
]
Normalna vožnja Max [
] [
]
Rahlo zaviranje Max [
] [
]
Močno zaviranje Max [
] [
]
Vožnja čez
luknje Max [
] [
]
Vožnja čez
izbokline Max [
] [
]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 55 -
5.2.1 Določitev trdnostnih lastnosti materiala
Zaradi pomanjkanja natančnih trdnostnih lastnosti Al–zlitine, katero bi uporabili za izdelavo
premnika, smo pri numerični analizi upoštevali trdnostne lastnosti Al – zlitine A356 (tabela
9).
Tabela 9: Trdnostne lastnosti Al - zlitine A356 [10]
Natezna trdnost materiala
Meja plastičnosti materiala
Modul elastičnosti
Koeficient trdnosti pri utrujanju
Eksponent trdnosti pri utrujanju
Poissonovo število
Obremenitve, ki smo jih dobili v poglavju 4.3, vstavimo v posamezne točke vpetja premnika,
pri čemer upoštevamo postavljeni koordinatni sistem (slika 51) in predznak sil. Premnik je
postavljen v Kartezijev koordinatni sistem.
Slika 51: Premnik z zaokrožitvami in točkami vpetja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 56 -
5.2.2 Nastavitev vpetja in delovanje sil v 3D modelu
Če želimo izvesti numerično simulacijo, moramo najprej predpostaviti, kje in na kakšen način
naj bo premnik vpet [9].
Tako smo najprej predpostavili, da je premnik togo vpet v vseh treh zglobih, na gred pa dodali
površinske napetosti (slika 52), katere so prikazane v tabeli 4. Tako smo dobili napetosti in
pomike, ki so posledica delovanja napetosti z gredi na premnik.
Nato smo premnik togo vpeli na gred v dele premnika, kjer nastopajo sile pa smo dodali
površinske napetosti (slika 53) z izračunanimi vrednostmi, ki so prikazane v tabelah 5, 6, 7 in
8.
Slika 52: Površinske napetosti, ki delujejo
na gred
Slika 53: Površinske napetosti, ki delujejo na
točke vpetja zglobov in zavornih čeljusti
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 57 -
5.2.3 Mreženje 3D modela
Model smo zamrežili s tetraedri, katerih stranica meri (slika 54) [9].
Slika 54: Mreženje 3D modela
Ob vnesenih podatkih o trdnostnih lastnostih premnika in vsemi potrebnimi nastavitvami smo
lahko naredili simulacijo modela. S pomočjo simulacije smo dobili rezultate, prikazane v
naslednjih poglavjih.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 58 -
5.2.4 Določitev primerjalnih napetosti po Missesu
Zaradi lažjega preračuna smo za premnik z zglobi, gredjo ter vijaki in maticami v numerični
analizi po MKE določili enak material. Zato smo zmodelirali celoten sklop iz enega kosa. Pri
tem moramo upoštevati samo napetosti, ki se pojavijo na premniku.
Z rdečimi puščicami in vrednostmi so označene maksimalne napetosti v modelu za posamezni
obremenitveni primer. Premnik smo najprej togo vpeli na gred, v ostalih točkah pa smo
premnik obremenili z izračunanimi vrednostmi. Nato smo premnik vpeli v točke vpetja
zglobov in zavornih čeljusti. Dobljene napetosti, ki se pojavijo na premniku, smo primerjali z
vrednostmi, ki smo jih dobili pri togem vpetju premnika na gred. Ugotovili smo, da se
najvišje napetosti na premniku pojavijo pri togem vpetju na gred.
V nadaljevanju je prikazana numerična analiza premnika po Missesu in vrednosti, ki smo jih
dobili v kritični točki KT (slika 55). Pri določevanju kritične točke pa je bilo potrebno
upoštevati tudi možnost zareznih učinkov. Ti se pojavijo v majhnih zaokrožitvah modela.
Kritično točko izberemo na podlagi maksimalne obremenitve po Missesu. Ta se pojavi pri
vožnji čez luknje v cestišču (tabela 10) [9].
Slika 55: Pozicija kritične točke (KT)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 59 -
Slika 56: Minimalne primerjalne napetosti v
KT po Missesu pri normalni vožnji, če
premnik togo vpnemo na gred
Slika 57: Maksimalne primerjalne napetosti v
KT po Missesu pri normalni vožnji, če
premnik togo vpnemo na gred
Slika 58: Maksimalne primerjalne napetosti v
KT po Missesu pri rahlem zaviranju, če
premnik togo vpnemo na gred
Slika 59: Maksimalne primerjalne napetosti v
KT po Missesu pri močnem zaviranju, če
premnik togo vpnemo na gred
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 60 -
Slika 60: Maksimalne primerjalne napetosti v
KT po Missesu pri vožnji čez luknje, če
premnik togo vpnemo na gred
Slika 61: Maksimalne primerjalne napetosti v
KT po Missesu pri vožnji čez izbokline, če
premnik togo vpnemo na gred
Sile, ki delujejo na premnik v spodnjem zglobu, so v primerjavi z ostalimi silami v točkah
vpetja premnika največje. Zato se pojavi kritični prerez oziroma kritična točka med spodnjim
zglobom in togim vpetjem premnika na gred (slika 60).V kritični točki pa se pojavi
maksimalna napetost . Tako lahko združimo rezultate analize posameznih obremenitvenih
primerov v preglednico (tabela 10).
Tabela 10: Zbrane maksimalne in minimalna primerjalna napetost po Missesu v krtitični točki
Obremenitveni primer Obremenitev Napetost v kritični točki
Normalna vožnja Min 36,40
Normalna vožnja
Max
59,80
Rahlo zaviranje 132,80
Močno zaviranje 226,70
Vožnja čez luknje v cestišču 247,50
Vožnja čez izbokline na cestišču 103,40
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 61 -
5.2.5 Določitev glavnih napetosti
Glavne napetosti določimo glede na napetosti, ki se pojavijo v kritični točki v posameznem
obremenitvenem primeru [9].
Slika 62: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri minimalni obremenitvi avtomobila
Slika 63: Glavna napetost ,ki se pojavi v
KT pri normalni vožnji
Slika 64: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri rahlem zaviranju
Slika 65: Glavna napetost , ki se pojavi v
KT pri močnem zaviranju
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 62 -
Slika 66: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri vožnji čez luknje
Slika 67: Glavna napetost , ki se pojavi v
KT pri vožnji čez izbokline
Slika 68: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri minimalni obremenitvi avtomobila
Slika 69: Glavna napetost , ki se pojavi v
KT pri normalni vožnji
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 63 -
Slika 70: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri rahlem zaviranju
Slika 71: Glavna napetost , ki se pojavi v
KT pri močnem zaviranju
Slika 72: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri vožnji čez luknje
Slika 73: Glavna napetost , ki se pojavi v
KT pri vožnji čez izbokline
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 64 -
Slika 74: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri minimalni obremenitvi avtomobila
Slika 75: Glavna napetost , ki se pojavi v
KT pri normalni vožnji
Slika 76: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri rahlem zaviranju
Slika 77: Glavna napetost , ki se pojavi v
KT pri močnem zaviranju
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 65 -
Slika 78: Glavna napetost , ki se pojavi v KT
pri vožnji čez luknje
Slika 79: Glavna napetost , ki se pojavi v
KT pri vožnji čez izbokline
Dobljene rezultate, kateri so prikazani na slikah v tem poglavju (5.2.6), razvrstimo v
preglednico (tabela 11).
Tabela 11: Primerjava glavnih napetosti v kritični točki
Obremenitveni
primer Obremenitev
Glavne napetosti v
Normalna vožnja Max 59,90 9,20 -0,80
Min 3,50 -5,0 -16,60
Rahlo zaviranje Max 81,50 12,00 8,50
Min 0 0 0
Močno zaviranje Max 132,30 51,70 14,40
Min 0 0 0
Vožnja čez luknje Max 190,00 40,00 20,00
Min 0 0 0
Vožnja čez izbokline Max 117,30 19,10 7,80
Min 0 0 0
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 66 -
5.3 Največji pomik premnika
Največji pomik nastane pri vožnji čez luknje in sicer na skrajni zgornji točki zgornjega zgloba
v katerem je premnik vpet. Iz tega dobimo rezultat, da vrednost največjega pomika premnika
znaša približno v x osi. Ta točka se nahaja na skrajni zgornji ploskvi premnika, kjer
je vpet zgornji zglob. Ta pomik ne vpliva na vozne lastnosti avtomobila [9].
Slika 80: Največji pomik, ki nastane pri vožnji čez luknje
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 67 -
5.4 Določitev življenjske dobe
Glede na rezultate, ki smo jih dobili pri numerični simulaciji, smo določili življenjsko dobo
premnika po napetostni metodi. Življenjsko dobo premnika, izračunamo glede na kritičen
prerez v točki 1 in glede na kritičen prerez v točki 2. Na koncu pa ju primerjamo in določimo
življenjsko dobo premnika. Za izračun življenjske dobe smo uporabili podatke, dobljene v
poglavju 5.2.5 (tabela 11) [1].
Zaradi pomanjkanja natančnih podatkov delovanja podvozja pri mestni vožnji smo glede na
zunanji polmer pnevmatike in hitrost avtomobila predpostavili število ponovitev obremenitev
( ) na premnik. Za vsak obremenitveni primer, naveden v poglavju 4.3, smo ocenili koliko
ponovitev se odvije v določenem odseku mestne vožnje v 8 urah s povprečno hitrostjo
⁄ . To imenujemo obremenitveni blok ( ). V tabeli 4 imamo prikazane okvirne
vrednosti, ki smo jih določili po opisanem postopku.
Tabela 12: Vrednosti ponovitev posameznih obremenitev v enem obremenitvenem bloku
Obremenitveni primer Število ponovitev
Normalna vožnja
Rahlo zaviranje
Močno zaviranje
Vožnja čez luknje v cestišču
Vožnje čez izbokline na cestišču
Tako življenjsko dobo konstrukcijskega elementa določimo glede na kritično število nihajev.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 68 -
5.4.1 Določitev kritičnega števila nihajev v posameznem obremenitvenem
primeru in skupnega števila obremenitvenih blokov za točko
Za določitev skupnega števila obremenitvenih blokov moramo za vsak obremenitveni
interval izračunati kritično število nihajev . Kritično število nihajev pa določimo po
sledečem postopku [1].
1. OBREMENITVENI INTERVAL
Tabela 13: Glavne napetosti 1. obremenitvenega intervala v kritični točki
Obremenitveni
primer Obremenitev
Normalna
vožnja
Max. 55,90 9,20 -0,80
Min. 3,50 -5,00 -16,60
Določitev amplitudne in srednje napetosti:
Srednja primerjalna napetost:
Amplitudna primerjalna napetost:
√ √( ) ( ) ( )
√ √( ) ( ) ( )
Določitev trajne dinamične trdnosti, ki jo uporabimo za določitev števila nihajev .
Trdnostne lastnosti so podane v tabeli 9:
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 69 -
Kritično število nihajev v prvem obremenitvenem intervalu v
(
)
(
)
2. OBREMENITVENI INTERVAL
Tabela 14: Glavne napetosti 2. obremenitvenega intervala v kritični točki
Obremenitveni
primer Obremenitev
Vožnja pri
rahlem
zaviranju
Max. 81,50 12,00 8,50
Min. 0 0 0
Določitev amplitudne in srednje napetosti:
Določitev srednje primerjalne napetosti:
Določitev amplitudne primerjalne napetosti:
√ √( ) ( ) ( )
√ √( ) ( ) ( )
Določitev trajne dinamične trdnosti, ki jo uporabimo za določitev števila nihajev .
Trdnostne lastnosti so podane v tabeli 9.
Kritično število nihajev v drugem obremenitvenem intervalu v :
(
)
(
)
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 70 -
3. OBREMENITVENI INTERVAL
Tabela 15: Glavne napetosti 3. obremenitvenega intervala v kritični točki
Obremenitveni
primer Obremenitev
Vožnja pri
močnem
zaviranju
Max. 132,30 51,70 14,40
Min. 0 0 0
Določitev amplitudne in srednje napetosti:
Določitev srednje primerjalne napetosti:
Določitev amplitudne primerjalne napetosti :
√ √( ) ( ) ( )
√ √( ) ( ) ( )
Določitev trajne dinamične trdnosti, ki jo uporabimo za določitev števila nihajev .
Trdnostne lastnosti so podane v tabeli 3.
Kritično število nihajev v tretjem obremenitvenem intervalu v :
(
)
(
)
4. OBREMENITVENI INTERVAL
Tabela 16: Glavne napetosti 4. obremenitvenega intervala v kritični točki
Obremenitveni
primer Obremenitev
Vožnja čez
luknje v
cestišču
Max. 190,00 40,00 20,00
Min. 0 0 0
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 71 -
Določitev amplitudne in srednje napetosti:
Določitev srednje primerjalne napetosti:
Določitev amplitudne primerjalne napetosti:
√ √( ) ( ) ( ) b
√ √( ) ( ) ( )
Določitev trajne dinamične trdnosti, ki jo uporabimo za določitev števila nihajev .
Trdnostne lastnosti so podane v tabeli 3.
Kritično število nihajev v četrtem obremenitvenem intervalu v :
(
)
(
)
5. OBREMENITVENI INTERVAL
Tabela 17: Glavne napetosti 5. obremenitvenega intervala v kritični točki
Obremenitveni
primer Obremenitev
Vožnja čez
vboklino na
cestišču
Max. 117,30 19,10 7,80
Min. 0 0 0
Določitev amplitudne in srednje napetosti:
Določitev srednje primerjalne napetosti:
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 72 -
Določitev amplitudne primerjalne napetosti:
√ √( ) ( ) ( )
√ √( ) ( ) ( )
Določitev trajne dinamične trdnosti, ki jo uporabimo za določitev števila nihajev .
Trdnostne lastnosti so podane v tabeli 3.
Kritično število nihajev v petem obremenitvenem intervalu v
(
)
(
)
DOLOČITEV SKUPNEGA ŠTEVILA OBREMENITVENIH BLOKOV :
Po Palmgren – Minerjevem pravilom izračunamo število ponovitev celotnega
obremenitvenega bloka :
(
)
(
)
(
)
= obremenitvenih blokov
Pri upoštevanju, da en obremenitveni blok traja 8 ur, kjer je povprečna hitrost vozila
⁄ , dobimo, da je življenjska doba, izražena z prevoženimi kilometri enaka:
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 73 -
6 ANALIZA REZULTATOV
Glede na priporočila iz strokovne literature in pogoje v katerih bo konstrukcijski element
obratoval, smo skonstruirali premnik. Pri določevanju in izračunu obremenitev smo morali
določiti tudi nekaj predpostavk, katere temeljijo na strokovni literaturi [4]. Te predpostavke
ne dajejo natančnega rezultata, ampak samo približek.
Model in dimenzije premnika smo dobili v območju pričakovanj. To dokazuje numerična
analiza premnika po MKE, saj se ob različnih obremenitvah napetosti v premniku
enakomerno porazdelijo čez skoraj cel konstrukcijski element.
Hipoteze, ki smo si jih postavili ob začetku magistrskega dela, smo v večini uspešno dokazali:
H1: Premnik bi zdržal obremenitve, čeprav je iz aluminijeve zlitine. To smo dokazali z
numerično simulacijo.
H2: Premnik je lahko ulitek brez zahtevnejše dodatne obdelave.
H3: Premnik ne bi zdržal obremenitev do trajne dinamične trdnosti. To smo dokazali z
numerično analizo po MKE in preračunom življenjske dobe premnika. Ugotovili smo, da
bi premnik zdržal pri maksimalni obremenitvi do nihajev. Z izračunom smo
dokazali, da bi premnik ob predvideni mestni vožnji zdržal .
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 74 -
7 ZAKLJUČEK
V magistrskem delu smo na osnovi literature vzmetenja in dimenzioniranja lahkih konstrukcij
prikazali postopek konstruiranja premnika avtomobila. Ker literature o vzmetenju navadnega
avtomobila nismo dobili, smo jo določili po postopku izdelave geometrije vzmetenja
športnega avtomobila (formule) [4].
V magistrskem delu je zmodeliran sprednji desni premnik. Sprednji levi premnik je zrcalen
model predstavljenega premnika. Zadnja premnika pa imata podobno konstrukcijo kot
sprednja, vendar ju zaradi neznanih dimenzij elektro motorjev, ki prideta v platišče, nismo
skonstruirali.
V magistrski nalogi smo prikazali postopek izračuna obremenitev in konstruiranja premnika
avtomobila.
7.1 Doseženi cilji
Skonstruirali smo model premnika, katerega lahko v nadaljevanju uporabimo kot vgradni
model elektro avtomobila. Z magistrsko nalogo pa smo dokazali in prikazali, da bo izbran
konstrukcijski element zdržal obremenitve, katere delujejo ob obratovanju avtomobila nanj. S
preračunom življenjske dobe premnika, smo dokazali, da bi s premnikom od danih pogojih
prevozili . Glede na življenjsko dobo ostalih delov avtomobili, je takšen rezultat
zadovoljiv. Z izbiro materiala smo zmanjšali maso konstrukcijskega elementa in tako
pripomogli k tezi elektro avtomobila, da bi bil celoten sklop avtomobila čim lažji.
Za v naprej lahko pustimo še možnost popravkov na tem konstrukcijskim elementom, saj
premnika ni bilo mogoče izdelati in preizkusiti v dejanskih razmerah.
7.2 Predlogi za nadaljnje delo
V nadaljevanju bi lahko preverili delovanje skonstruiranega modela s pomočjo kakšnega
namenskega programskega paketa za preračunavanje obremenitev, ki delujejo na avtomobil
(npr.: ADAMS/car [8]). Ta program bi nam pokazal natančnejše rezultate. Premnik pa bi
lahko tudi dejansko testirali in nanj obesili obremenitve ter tako dobili dejanske rezultate, ki
bi nam pokazali, kako natančni smo bili pri izbiri parametrov in konstruiranju.
Glede na teorijo, postopek konstruiranja in določevanja parametrov se lahko skonstruira še
zadnji model premnika. Po enakem postopku konstruiranja premnika pa bi lahko izdelali še
dokumentacijo in preračune za vzmetenje avtomobila, ki bi dosegal višje hitrosti.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 75 -
8 LITERATURA
[1] Glodež Srečko, Flašker Jože. Dimenzioniranje na življenjsko dobo: znanstvena
monografija. Univerza v Mariboru. Pedagoška fakulteta: Fakulteta za strojništvo, Maribor
2006.
[2] In–wheel electric drive technologies [svetovni splet]. Dostopno na: http://www.in-
wheel.com [19.6.2013].
[3] Jörnsen Reimpell. Fahrwerktechnick: Federung und Fahrwerk mechanik: Wurzburg;
Vogel – Buchverlag: 1986.
[4] Jörnsen Reimpell, Helmut Stoll, Jürgen W. Betzler. The automotive chassis: engineering
principles. Oxford: Butterworth-Heinemann; Warrendale, PA: Society of Automotive
Engineers, 2001.
[5] Lastnosti pnevmatik. Dostopna na: http://www.continental-reifen.de/ [19.6.2013]
[6] Miβbach Steffen, Walden Michael, Leiter Ralf. Fahrwerk, Lenkung, Reifen und Räder,
Würzburg Vogel Verlag: 2008.
[7] N. Gubeljak: Mehanika loma, Fakulteta za strojništvo, Maribor, 2009.
[8] Programski paket ADAMS / car.
[9] Programska paketa CATIA V5R20, SolidWorks 2011
[10] Trdnostne lastnosti materiala Al – zlitine A-356. Dostopna na:
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=d524d6bf305c4ce99414cabd
1c7ed070&ckck=1 [28.12.2013].
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 76 -
9 PRILOGE
9.1 Priloga 1:
Slika 81: Določitev koeficienta oziroma s pomočjo grafa [3]
9.2 Priloga 2:
Slika 82: Določitev koeficientov in s pomočjo grafa [3]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 77 -
9.3 Priloga 3: Tabela 18: Dimenzije in obremenitveni parametri pnevmatik različnih velikosti [6]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 78 -
9.4 Priloga 4: Tabela 19: Tabela maksimalnih obremenitev pnevmatike glede na tlak v pnevmatiki [6]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 79 -
9.5 Življenjepis
Ime in Priimek ŽAN ŠINKOVEC
Izobrazba Diplomirani inženir strojništva
Datum in kraj rojstva 2.1.1988, Slovenj Gradec
Državljanstvo Slovensko
Naslov Bočna 78, 3342 Gornji Grad
Telefon 051/416-360
Elektronska pošta [email protected]
Datum 2011 – 2014
Ustanova Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo
Podiplomski študijski program 2. bolonjske
stopnje, Strojništvo
Smer: Konstrukterstvo (redni študij)
Naziv: Magister inženir strojništva
Datum 2007 – 2010
Ustanova Univerza v Mariboru, Fakulteta za
strojništvo
Visokošolski strokovni študijski program
Smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev
(redni študij)
Naziv: Diplomirani inženir strojništva
Datum 2003 – 2007
Ustanova Šolski center Celje, Poklicna in tehniška srednja
šola Celje
Smer: Strojni tehnik
Datum 1995 - 2003
Ustanova Osnovna šola Frana Kocbeka, Gornji Grad
OSEBNI PODATKI
IZOBRAZBA
hhhh
IzOSEBNI PODATKI
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo
- 80 -
Datum 2013 – 2014
Ime in naslov delodajalca
KLS Ljubno, d.o.o.
Delovno mesto
Delo v tehnologiji razvoja (študentsko delo)
Zadolžitve in odgovornosti Konstruiranje orodij in rezervnih delov
Datum 2007 – 2012
Ime in naslov delodajalca BSH d.o.o., Nazarje
Delovno mesto Razvoj kavnih avtomatov (študentsko delo)
Zadolžitve in odgovornosti Pomoč pri delu v razvoju
Datum 2003 - 2007
Ime in naslov delodajalca KLS Ljubno, d.o.o.
Delovno mesto Delo v proizvodnji (študentsko delo)
Zadolžitve in odgovornosti Delo na avtomatizirani obdelovalni liniji, delo z
roboti in vzdrževanje strojev
Materin jezik Slovenščina
Znanje tujih jezikov Pasivno angleščina
Tehnične sposobnosti MS Office
Internet
CAD programi (CREO, CATIA, SolidWorks)
Opravljeni tečaji Vozniški izpit B, F, G in H kategorije
Začetni in nadaljevalni tečaj angleščine
DELOVNE IZKUŠNJE
OSTALA ZNANJA
hhhh
IzOSEBNI PODATKI