HPF014-kilpa-auton olka-akseli

Abstract

Insinöörityö toteutettiin osana Metropolia Motorsport ry:n Formula Student -projektia, ja sen tarkoituksena oli suunnitella ja valmistaa Formula Student -auton olka-akselit. Suunnittelu sisälsi mallinnuksen, voimien arvioinnin sekä tietokoneavusteisen lujuuslaskennan. Olka-akselin suunnittelussa otettiin huomioon kokonaisuus jonka osa olka-akseli on. Valmistus sisälsi olka-akselin koneistuksen ja koneistusvälineistön käytön opettelun.

Suunnittelun lähtökohdaksi otettiin jousitusgeometria sekä joitakin komponentteja. Vannekoon muuttaminen 13-tuumaisesta 10-tuumaiseen oli suurin haasteiden lisääjä suunnittelussa. Olka-akselin mallinnukseen vaikutti koko auton suunnitteluprosessin eteneminen. Autossa ja jousituksen kokonaisuudessa tapahtui muutoksia, jotka piti johtaa olka-akselin mallinnukseen. Kaikkia jousitusgeometrian muutoksia ei voitu tyydyttävästi toteuttaa olkaakselin mallinnuksessa, jolloin geometriaan tehtiin muutoksia. Lujuuslaskennalla varmistettiin kappaleen kestävyys sekä selvitettiin kappaleen jäykkyyttä.

Valmistusmenetelmänä käytettiin koneistusta ja tämä otettiin huomioon jo suunnitteluvaiheessa. Suunniteltu osa oli valmistuskelpoinen ja lopullisena tuotteena syntyi toimiva osa.

Olka-akselia ei päästy testaamaan käytännössä, koska HPF014-kilpa-auton sähköjärjestelmiä ei saatu toimimaan kunnolla. Lopullinen koeponnistus jäi siten tekemättä.

The purpose of this thesis was to design and produce front suspension uprights for a Formula Student car. Designing of upright was separated into modeling and load evaluation and structural analysis. During the whole design process it was kept in mind that the part could be manufactured with basic abilities.

The thesis was carried out as a part of Metropolia Motorsport’s Formula Student project. As a part of such a project it was crucial that the design was completed in 3 months. The estimated manufacturing time was one month including the learning process for the new equipment.

The basis of the design was the suspension geometry and some preselected components. The previous cars were designed on 13- inch diameter wheels and the new wheel size was 10 inches. The smaller wheel offered a lot less space for all the suspension components. However, the biggest design challenge was the whole design process of the car. Some alterations in the suspension geometry were so severe that the upright needed a complete redesign. If a suspension geometry was not achievable on a satisfactory level, then the geometry could also be adjusted. The purpose of the structural analysis was to ensure the strength and to investigate the stiffness of the component.

Machining was chosen as the method of manufacturing. A part of this thesis was also to learn to use a new machining program and machinery. Machining as manufacturing method was taken into account during the whole design process.

The uprights were completed in satisfactory time. However, the car was never finished completely and it was never raced.