Ralliauton eturungon ja apurungon suunnittelu
Huotari, Matti (2016)
Huotari, Matti
Oulun ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016120118673
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016120118673
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä suunniteltiin eturunko ja apurunko NRC-ralliautoon, joka on Oulun ammattikorkeakoulun kehitysprojekti. Suunnittelussa tuli ottaa huomioon materiaalien ja liitostapojen lisäksi myös elementti- ja lujuuslaskenta. Eturungon ja apurungon tuli olla muusta autosta itsenäisiä komponentteja, jotta ne voidaan vaihtaa niiden vaurioituessa.
Työn teoriaosuudessa käytiin lyhyesti läpi ajoneuvojen passiivista turvallisuutta, kuten auton korin käyttäytymistä kolaritilanteessa. Työssä perehdyttiin myös yleisesti autoteollisuudessa käytettäviä runkorakenteita ja valmistusmateriaaleja, kuten teräs, alumiini ja hiilikuitu. Liitosmenetelmistä käytiin läpi yleisimpiä kiinteitä ja purettavia liitoksia. Tarkasteltavia esimerkkeinä olivat muun muassa laserhitsaus, liimaus ja kitkaliitos.
Työn päätyökaluna käytettiin SolidWorks-mallinnusohjelmaa, joka sisältää myös simuloinnin. Työn tuloksena saatiin 3D-malli, joka toimii aihiona jatkokehitykselle. Runkorakenne pyrittiin pitämään yksinkertaisena ja kustannustehokkaana, jotta rakenteen komponentit olisivat mahdollisimman yksinkertaisia valmistaa ja vaihtaa vaurioituessaan. Mallinnukseen eivät kuuluneet tukivarsien, moottorin ja vaihteiston kiinnityspisteiden suunnittelu.
Valmiille 3D-mallille suoritettiin elementtilaskenta, jonka kuormana käytettiin voimaa, joka vastaa todellista ralliauton hyppyä kisassa. Voima lasketaan alastulonopeuden ja muodonmuutokseen käytettävän ajan perusteella. Saadun voiman avulla suoritettiin FEM-laskenta SolidWorks-simulointiohjelmalla. Lopputulokseksi saatiin muodonmuutoskuva, josta oli havaittavissa rakenteen käyttäytyminen törmäyksen voimasta.
Työn teoriaosuudessa käytiin lyhyesti läpi ajoneuvojen passiivista turvallisuutta, kuten auton korin käyttäytymistä kolaritilanteessa. Työssä perehdyttiin myös yleisesti autoteollisuudessa käytettäviä runkorakenteita ja valmistusmateriaaleja, kuten teräs, alumiini ja hiilikuitu. Liitosmenetelmistä käytiin läpi yleisimpiä kiinteitä ja purettavia liitoksia. Tarkasteltavia esimerkkeinä olivat muun muassa laserhitsaus, liimaus ja kitkaliitos.
Työn päätyökaluna käytettiin SolidWorks-mallinnusohjelmaa, joka sisältää myös simuloinnin. Työn tuloksena saatiin 3D-malli, joka toimii aihiona jatkokehitykselle. Runkorakenne pyrittiin pitämään yksinkertaisena ja kustannustehokkaana, jotta rakenteen komponentit olisivat mahdollisimman yksinkertaisia valmistaa ja vaihtaa vaurioituessaan. Mallinnukseen eivät kuuluneet tukivarsien, moottorin ja vaihteiston kiinnityspisteiden suunnittelu.
Valmiille 3D-mallille suoritettiin elementtilaskenta, jonka kuormana käytettiin voimaa, joka vastaa todellista ralliauton hyppyä kisassa. Voima lasketaan alastulonopeuden ja muodonmuutokseen käytettävän ajan perusteella. Saadun voiman avulla suoritettiin FEM-laskenta SolidWorks-simulointiohjelmalla. Lopputulokseksi saatiin muodonmuutoskuva, josta oli havaittavissa rakenteen käyttäytyminen törmäyksen voimasta.