Jakub Maier TF, IŘT, II.ročník Konstruování s podporou počítačů I. Návrh automobilu s karosérií pro 3D tisk

Transkript

1 Jakub Maier TF, IŘT, II.ročník Konstruování s podporou počítačů I Návrh automobilu s karosérií pro 3D tisk

2 Při řešení projektu bylo prioritní navrhnout karoserii automobilu tak, aby ji bylo možné vytisknout na 3D tiskárně. Karoserie tedy byla navržena jako jedna samostatná část, která by v případě realizace měla být zhotovena z plastu vysoké pevnosti a tuhosti a relativně nízké hmotnosti oproti běžně používaným materiálů. Automobil je koncipován jako tříkolka pro městský provoz a/nebo volný čas (jízda na do přírody, na pláž, apod.). Vozidlo je dvoumístné, s malým úložným prostorem v přední části a motorem zabudovaným v zadním kole. Pohon vozidla bude zajišťovat synchronní elektromotor uložený v soustavě zadního kola. K jeho napájení slouží lithium-polymerové baterie uložené ve vybraných částech podvozku. Zvolené baterie jsou dle získaných informací zatím těmi nejvýkonnějšími mezi běžně používanými (článek). V laboratořích (Washingtonská univerzita) jsou sice vytvářeny baterie, jejichž kapacita je o desítky až stovky řádů vyšší (XeF 2 ), jejich náročný vývoj je však zatím zcela v začátcích. Množství a kapacita baterií se bude odvíjet od zvoleného motoru a jeho výkonové varianty, dle určení vozidla a jeho relativně nízké hmotnosti (viz níže) by měl plně dostačovat poměr výkonu a hmotnosti cca 50 kw/t. Odlehčení karoserie a vytvoření jejích deformačních zón je zajištěno soustavou trojúhelníkových profilů, které vytvářejí otvory v určitých částech karoserie. K ochraně posádky dále slouží ochranný oblouk, nacházející se těsně za sedačkami. Ten by měl v případě převrácení posádku dostatečně ochránit.

3 Z důvodu co nevyšší úspory energie jsou přední i zadní světlomety tvořeny diodami LED, jejichž dalšími výhodami, kromě spotřeby energie, je výdrž, svítivost a nenáročnost na údržbu. Přístroje palubní desky jsou taktéž podsvětleny pomocí LED (je též možné nahradit je jedním LCD panelem nebo OLED displejem, případně zabudovat OLED displej přímo do předního skla, do zorného pole řidiče). Tabulka materiálů a vlastnosti některých součástí součástí: součást materiál objem hmotnost podvozek slitina hliníku 0,045 m 3 126,5 kg přední kola uhlíková vlákna 2x0,003 m 3 2x7 kg brzdové kotouče ocel 2x0,002 m 3 2x13,5 kg karoserie plast 0,274 m 3 356,5 kg celá soustava různé 0,4 m kg Celková hmotnost celé sestavy je pouze přibližná, materiály však byly jednotlivým součástem přiřazeny tak, aby co nejvíce vyhovovaly případné realizaci. Kromě výše uvedených jsou použity následující materiály: uhlíková vlákna slitina hliníku plast guma ostatní části sestavy zadního kola, části volantu, zpětná zrcátka podvozek, prvky zavěšení předních kol, části volantu, upevnění sedaček, osa uložení elektromotoru, soustava pedálů karoserie, palubní deska, sklo, kryty světel, domečky světel pneumatiky, věnec volantu Vinutí a plechy rotoru a statoru elektromotoru, tlumiče, části sedaček

4 PŘÍKLAD VÝPOČTU AKUMULÁTORŮ parametry motoru: výkon při otáčkách napájecí napětí účinnost vykon n 70hp 6000rpm U 240V ucin 90% odebíraný proud: 100% zátěž I 100% ( vykon) ( U ucin ) A 30% zátěž I 100% I 30% A požadované parametry baterie: kapacita kap bat 160A hr napětí U bat 240V parametry jednoho č lánku: kapacita napětí hmotnost kap clanek U clanek 3.7V 2.2A hr m clanek 0.045kg počet č lánků v sérii v bloku pro dosažení pož. U: blok clanky U bat U clanek blok clanky 65 počet bloků paralelně pro dosažení pož. kapacity: bloky kap bat kap clanek bloky 73 vypočtené parametry celé baterie: Ah kapacita kapacita Ah bloky kap clanek 160.6A hr Wh kapacita kapacita Wh U bat kapacita Ah kW hr napětí Ubat blok clanky U clanek 240.5V počet článků clanky celkem bloky blok clanky 4745 hmotnost baterie m bat clanky celkem m clanek 214 kg

5 brzdný moment [Nm] PRŮBĚH BRZDNÉHO MOMENTU MOTORU i rpm n i i vykon 70hp ( 5252vykon 1.35) moment [N.m] i n i moment i n i otáèky [1/min]

6 kinetická energie [J] KINETICKÁ ENERGIE VOZIDLA PŘI RŮZNÉ RYCHLOSTI (1-80 KM/H) celková hmotnost: hmotnost 1020kg ( ) i 180 rychl i i km hr 1 E kini 2 hmotnost rychl i 2 J E kini i ry chlost [km/h]

7 GALERIE

8

9

10