Kaupunkiauton etuapurungon suunnittelu

Abstract

Tämän insinöörityön tavoitteena oli suunnitella ConceptCar -projektin autoon etuapurunko. Auton etuapurungolla tarkoitetaan auton koriin liitettävää osaa, joka toimii yhtenä osana auton rakennetta ja useiden eri komponenttien kiinnityspisteenä. ConceptCar -projekti on Metropolia Ammattikorkeakoulussa tuotettava kehitys- ja tutkimustyö. Projektin tavoitteena on luoda ympäristöystävällinen ja tieliikennekelpoinen kaupunkiauto. Auton ensiesittely on tarkoitus järjestää Geneven autonäyttelyssä keväällä 2014. Tässä insinöörityössä kuvataan ConceptCar -projektin taustoja, apurungon eri tehtäviä, auton osan suunnitteluprosessia, valmistus- ja materiaalitekniikkaa ja osalle tehtäviä lujuuslaskelmia. Työn tarkoituksena on myös toimia tukena etuapurungon kokoonpanovaiheessa. Suunnitteluprosessin pääpaino oli 3D-mallin rakentamisessa. Apurungon 3D-malli tehtiin käyttäen hyväksi tilankäyttömallia, jossa auton eri komponenttien sijainnit oli määritelty. Ongelmia 3D-mallin rakentamisessa aiheutti komponenttien sijainnin muuttuminen kesken 3D-mallin rakentamisen. Lujuuslaskelmissa keskityttiin eri ajotilanteissa apurungolle aiheutuviin voimiin ja niiden perusteella tehtyihin FEM-analyyseihin. Eri ajotilanteet oletettiin pahimman mahdollisen tilanteen mukaan. FEM-analyysissä huomattiin puutteita rakenteen kestävyydessä, minkä takia kiinnityspisteitä jouduttiin lisäämään. Työn tavoite saavutettiin. Suunnittelutyö saatiin päätökseen ja etuapurungon komponenttien valmistus saatiin aloitettua.

The objective of this Bachelor’s thesis was to design the front subframe for the ConcepCar project. A subframe is a component which is a structural element of a car and many other components are attached to it. The ConceptCar project is research and development work carried out at Helsinki Metropolia University of Applied Sciences. The end result of this project will be an environmentally friendly and road legal car. The car will be ready and it will be unveiled at the Geneva Motor Show in spring 2014. This thesis explains the background of the ConceptCar project and describes different tasks carried out when building the subframe, e.g. the design process of the component, manufacturing and material technics and force calculations for the component. Manufacturing of the final component is described in this thesis and it can be used as a guide when assembling the front subframe. The main point during the design process was building a 3D-model of the subframe. The 3D-model was made by using “space usage model” in which different components of the car are located in the right places. Problems for the design process were caused by the change of the location of these other components during the 3D-model building process. In force calculations the main focus was calculating forces for the subframe in different driving situations and making FEM-analysis using these calculations. Different driving situations were assumed to be the worst case possible. The FEM analysis showed that the structure is not strong enough and because of that some mounting points had to be added. As a conclusion the objectives of this thesis were achieved. The design process was finished and manufacturing of different components of the subframe got started.