Karbon kompozit monocoque vázszerkezet tervezése Műszaki Tudományi

31 OTDK, Műszaki Tudományi Szekció, 10A_Géptervezés, számítógéppel segített tervezés Tagozat.

Karbon kompozit monocoque vázszerkezet tervezése

Hallgatók: Haász Ákos
Szak: Géptervező, Képzés típusa: bsc, Intézmény: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Kar: Gépészmérnöki Kar,
Székely Béla
Szak: Géptervező, Képzés típusa: bsc, Intézmény: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Kar: Gépészmérnöki Kar

Témavazetők: Farkas Zsolt - egy. tanársegéd, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar ,
Váradi Károly Dr. - tanszékvez. egy. tanár, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar

A dolgozatunk a BME Formula Racing Team egyszemélyes versenyautójába építendő hibrid monocoque szerkezetű váz tervezését és végeselemes szimulációjának megkezdését tárgyalja. Célja a tervezés kezdeti feltételeinek feldolgozása, ezek alapján a hiányzó információk/adatok megszerzése, a vázszerkezet megtervezése, és párhuzamosan annak végeselemes analízise az optimális topológia kialakítása érdekében. A kompozitok anyagok végeselemes vizsgálatához szükséges bemenő adatokat anyagvizsgálatok segítségével állítottuk elő. A dolgozat több tudományterület eredményeit integrálja, komplex módon vizsgálja a feladattal kapcsolatos problémákat.

A jármű váza – melynek tervezése a feladatunkat képezte – nem más, mint az alkatrészek összekapcsolásáért, hordozásáért felelős gépelem. Az egyik legigényesebb alkatrész, hiszen valamilyen módon minden alkatrész kapcsolódik hozzá, így megfelelő kialakítása a teljes jármű helyes felépítését és működését befolyásolja. A váz konstrukciójának kialakítása során azonban számos további szempont is fontos szerepet játszik: Az alkatrészeket nem elég rögzíteni; többségüknek a megfelelő pozícióban kell állnia a helyes működés érdekében. Ez a feladat a vázra ható igen nagy üzemi erők és nyomatékok miatt különösen nagy merevséget tesz szükségessé. A terhelések hatására fellépő deformációk minimalizálása ezen kívül a jármű irányíthatóságát is befolyásolja, és a tervezett járműdinamikai tulajdonságok is csak egy igen merev vázszerkezet felhasználása mellett közelíthetőek állandókként. Fel kell készülni arra is, hogy a vázra az üzemi terhelésnél jóval nagyobb erők hatnak. Ilyen egy esetleges baleset, vagy meghibásodás esetében fordulhat elő. Továbbá megjelenik a méretezés kapcsán az előállítás költségvonzata: Törekedni kell a minimális anyagfelhasználásra, lehető legegyszerűbb és leggyorsabb gyárthatóságra és a javíthatósága is. A tervezett vázra épülő versenyautó a Formula Student nemzetközi versenysorozatra készül, ezért az eddig felsorolt szempontoknál is fontosabb, hogy az autó megfeleljen a versenyszabályzatnak. Az eddigieken túl a szerkezet minél innovatív kialakítása is előnyt jelent a csapatnak. Mindezen követelményeknek az általunk is választott hibrid monocoque váz felel meg a leginkább. E szerkezet tervezését mutatja be dolgozatunk.

Irodalom:

William F. Milliken, Douglas L. Milliken: Race Car Vehicle Dynamics

2011-es FSAE szabályzat

SNT Consulting Hungary Kft.: Structural and Thermal Simulation