Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο Formula Student
Το Formula Society of Automotive Engineers (FSAE) είναι ένας φοιτητικός διαγωνισμός σχεδιασμού που διοργανώνεται από το SAE International. Οι συμμετέχοντες κατασκευάζουν και διαγωνίζονται με ένα μονοθέσιο, σε στατικά και δυναμικά αγωνίσματα με ομάδες πανεπιστημίων από όλο τον κόσμο. Ο στόχος είναι ν...
Κύριος συγγραφέας: | |
---|---|
Άλλοι συγγραφείς: | |
Γλώσσα: | Greek |
Έκδοση: |
2021
|
Θέματα: | |
Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14689 |
id |
nemertes-10889-14689 |
---|---|
record_format |
dspace |
institution |
UPatras |
collection |
Nemertes |
language |
Greek |
topic |
Σύστημα ανάρτησης Δεδομένα ελαστικών Ανάλυση ευαισθησίας Ηλεκτρικά μονοθέσιΑ Δυναμική οχήματος Suspension system Tire data Sensitivity analysis Electric racecars Vehicle dynamics Formula student Formula Society of Automotive Engineers (FSAE) |
spellingShingle |
Σύστημα ανάρτησης Δεδομένα ελαστικών Ανάλυση ευαισθησίας Ηλεκτρικά μονοθέσιΑ Δυναμική οχήματος Suspension system Tire data Sensitivity analysis Electric racecars Vehicle dynamics Formula student Formula Society of Automotive Engineers (FSAE) Σπηλιόπουλος, Διονύσιος Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο Formula Student |
description |
Το Formula Society of Automotive Engineers (FSAE) είναι ένας φοιτητικός διαγωνισμός σχεδιασμού που διοργανώνεται από το SAE International. Οι συμμετέχοντες κατασκευάζουν και διαγωνίζονται με ένα μονοθέσιο, σε στατικά και δυναμικά αγωνίσματα με ομάδες πανεπιστημίων από όλο τον κόσμο. Ο στόχος είναι να συλλεχθούν όσο το δυνατόν περισσότεροι βαθμοί για να επιτευχθεί νίκη του διαγωνισμού με το μονοθέσιο UoP5eEvo, μια ανασχεδιασμένη και βελτιωμένη έκδοση του μονοθέσιου UoP5e. Το συγκεκριμένο μονοθέσιο διαγωνίστηκε σε διεθνής φοιτητικούς διαγωνισμούς Formula Student (FSAE) το έτος 2017, εκπροσωπώντας το Πανεπιστήμιο Πατρών και συγκεκριμένα το τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών υπό την αιγίδα του εργαστηρίου συστημάτων παραγωγής και αυτοματισμού, Laboratory for Manufacturing Systems (LMS).
Η παρούσα εργασία καλύπτει μια προτεινόμενη μέθοδο για τον περίπλοκο σχεδιασμό και την κατασκευή του συστήματος ανάρτησης ενός μονοθέσιου FSAE και την ανάπτυξη μιας σειράς εργαλείων δεδομένων ανάλυσης και δυναμικής οχήματος στο λογισμικό Matlab. Συχνά, σε ένα αρχικό στάδιο σχεδιασμού η ομάδα πραγματοποιεί αναλύσεις δυναμικής οχήματος σημειακής μάζας για επιλογή των πρώτων στόχων του οχήματος με ανάλυση ευαισθησίας σε όλα τα δυναμικά αγωνίσματα. Ο σχεδιασμός της ανάρτησης επηρεάζει σημαντικά τα περισσότερα υποσυστήματα του οχήματος και τους στόχους τους και έτσι πρέπει να αναπτυχθεί πρώτο. Έχοντας προσδιορίσει τις κυριότερες ευαισθησίες, πρέπει να γίνει η επιλογή ελαστικών. Αυτό πραγματοποιείται με σύγκριση δεδομένων από εμπορικά διαθέσιμα ελαστικά μέσω ειδικά αναπτυγμένου κώδικα στο Matlab. Τα δεδομένα αυτά έχουν συλλεχθεί από δοκιμές ελαστικών που πραγματοποίησε η κοινοπραξία «Tire Test Consortium» (TTC). Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει την μοντελοποίηση των ελαστικών χρησιμοποιώντας την εξίσωση MF5.2 του Pacejka της οποίας οι συντελεστές προσεγγίζονται χρησιμοποιώντας και πάλι κατάλληλο κώδικα στο Matlab. Έπειτα ένας κώδικας για δημιουργία διαγραμμάτων Milliken Moment Diagram (MMD) δημιουργήθηκε ο οποίος χρησιμοποιήθηκε σε συνδυασμό με άλλους υπολογισμούς για τον ορισμό των κινηματικών στόχων της ανάρτησης. Έχοντας καθορίσει τους στόχους αυτούς, ένα λογισμικό ανάλυσης κινηματικών χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των σημείων στον χώρο. Αυτή είναι μια επαναληπτική διαδικασία που απαιτεί ακριβές μοντέλο CAD για την ανάρτηση και τους περιορισμούς από την πλευρά του πλαισίου και έτσι η επικοινωνία μεταξύ των υποομάδων είναι κρίσιμη. Το τελευταίο βήμα είναι ο μηχανολογικός σχεδιασμός, η ανάλυση τάσεων και η κατασκευή των εξαρτημάτων, τα οποία καλύπτονται στην παρούσα εργασία. |
author2 |
Spiliopoulos, Dionysios |
author_facet |
Spiliopoulos, Dionysios Σπηλιόπουλος, Διονύσιος |
author |
Σπηλιόπουλος, Διονύσιος |
author_sort |
Σπηλιόπουλος, Διονύσιος |
title |
Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο Formula Student |
title_short |
Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο Formula Student |
title_full |
Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο Formula Student |
title_fullStr |
Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο Formula Student |
title_full_unstemmed |
Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο Formula Student |
title_sort |
σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο formula student |
publishDate |
2021 |
url |
http://hdl.handle.net/10889/14689 |
work_keys_str_mv |
AT spēliopoulosdionysios schediasmoskaikataskeuētousystēmatosanartēsēsgiaenaēlektrikomonothesioformulastudent AT spēliopoulosdionysios designandmanufacturingofthesuspensionsystemforanelectricformulasaeracecar |
_version_ |
1771297281711013888 |
spelling |
nemertes-10889-146892022-09-05T20:48:19Z Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος ανάρτησης για ένα ηλεκτρικό μονοθέσιο Formula Student Design and manufacturing of the suspension system for an electric Formula SAE racecar Σπηλιόπουλος, Διονύσιος Spiliopoulos, Dionysios Σύστημα ανάρτησης Δεδομένα ελαστικών Ανάλυση ευαισθησίας Ηλεκτρικά μονοθέσιΑ Δυναμική οχήματος Suspension system Tire data Sensitivity analysis Electric racecars Vehicle dynamics Formula student Formula Society of Automotive Engineers (FSAE) Το Formula Society of Automotive Engineers (FSAE) είναι ένας φοιτητικός διαγωνισμός σχεδιασμού που διοργανώνεται από το SAE International. Οι συμμετέχοντες κατασκευάζουν και διαγωνίζονται με ένα μονοθέσιο, σε στατικά και δυναμικά αγωνίσματα με ομάδες πανεπιστημίων από όλο τον κόσμο. Ο στόχος είναι να συλλεχθούν όσο το δυνατόν περισσότεροι βαθμοί για να επιτευχθεί νίκη του διαγωνισμού με το μονοθέσιο UoP5eEvo, μια ανασχεδιασμένη και βελτιωμένη έκδοση του μονοθέσιου UoP5e. Το συγκεκριμένο μονοθέσιο διαγωνίστηκε σε διεθνής φοιτητικούς διαγωνισμούς Formula Student (FSAE) το έτος 2017, εκπροσωπώντας το Πανεπιστήμιο Πατρών και συγκεκριμένα το τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικών υπό την αιγίδα του εργαστηρίου συστημάτων παραγωγής και αυτοματισμού, Laboratory for Manufacturing Systems (LMS). Η παρούσα εργασία καλύπτει μια προτεινόμενη μέθοδο για τον περίπλοκο σχεδιασμό και την κατασκευή του συστήματος ανάρτησης ενός μονοθέσιου FSAE και την ανάπτυξη μιας σειράς εργαλείων δεδομένων ανάλυσης και δυναμικής οχήματος στο λογισμικό Matlab. Συχνά, σε ένα αρχικό στάδιο σχεδιασμού η ομάδα πραγματοποιεί αναλύσεις δυναμικής οχήματος σημειακής μάζας για επιλογή των πρώτων στόχων του οχήματος με ανάλυση ευαισθησίας σε όλα τα δυναμικά αγωνίσματα. Ο σχεδιασμός της ανάρτησης επηρεάζει σημαντικά τα περισσότερα υποσυστήματα του οχήματος και τους στόχους τους και έτσι πρέπει να αναπτυχθεί πρώτο. Έχοντας προσδιορίσει τις κυριότερες ευαισθησίες, πρέπει να γίνει η επιλογή ελαστικών. Αυτό πραγματοποιείται με σύγκριση δεδομένων από εμπορικά διαθέσιμα ελαστικά μέσω ειδικά αναπτυγμένου κώδικα στο Matlab. Τα δεδομένα αυτά έχουν συλλεχθεί από δοκιμές ελαστικών που πραγματοποίησε η κοινοπραξία «Tire Test Consortium» (TTC). Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει την μοντελοποίηση των ελαστικών χρησιμοποιώντας την εξίσωση MF5.2 του Pacejka της οποίας οι συντελεστές προσεγγίζονται χρησιμοποιώντας και πάλι κατάλληλο κώδικα στο Matlab. Έπειτα ένας κώδικας για δημιουργία διαγραμμάτων Milliken Moment Diagram (MMD) δημιουργήθηκε ο οποίος χρησιμοποιήθηκε σε συνδυασμό με άλλους υπολογισμούς για τον ορισμό των κινηματικών στόχων της ανάρτησης. Έχοντας καθορίσει τους στόχους αυτούς, ένα λογισμικό ανάλυσης κινηματικών χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των σημείων στον χώρο. Αυτή είναι μια επαναληπτική διαδικασία που απαιτεί ακριβές μοντέλο CAD για την ανάρτηση και τους περιορισμούς από την πλευρά του πλαισίου και έτσι η επικοινωνία μεταξύ των υποομάδων είναι κρίσιμη. Το τελευταίο βήμα είναι ο μηχανολογικός σχεδιασμός, η ανάλυση τάσεων και η κατασκευή των εξαρτημάτων, τα οποία καλύπτονται στην παρούσα εργασία. Formula Society of Automotive Engineers (FSAE) is a student design competition organized by SAE International. The participants build and compete with a racecar in static and dynamic events amongst other university teams around the world. The goal is to score as many points as possible to win the competition with UoP5eEvo, a redesigned and improved version of UoP5e. This single seater competed in international student competitions Formula Student (FSAE) in the year 2017, representing the Mechanical Engineering department of the University of Patras under the supervision and support of the Laboratory for Manufacturing Systems (LMS). This thesis covers a proposed method for the complex suspension system design and manufacturing process of an FSAE racecar and the development of a group of data analysis and vehicle dynamics tools in Matlab. Commonly, in an early design stage, the team performs point mass lap simulations, for the design of a top-level concept of the FSAE vehicle via point sensitivity analysis in all dynamic disciplines. The suspension design greatly affects most subsystems of the vehicle and their targets and thus it has to be developed first. Having established the most dominant sensitivities tires must be selected. This is performed by comparing tire data of market available tires, with a custom Matlab tool developed for this purpose. This data is collected via tire testing performed by the Tire Test Consortium (TTC). The next step involves tire modeling using the Pacejka MF5.2 formula in which the coefficients are estimated, again using a Matlab code. After this a tool for producing Milliken Moment Diagrams (MMM) is developed which is used in conjunction with other calculations for setting the suspension kinematics targets. Having established the suspension kinematics targets, a kinematics software is used to determine the pickup points. This is an iterative process that requires an accurate CAD model of the suspension unsprung assembly and chassis space limitations and thus communication with the chassis subteam is critical. The last step is mechanical design, stress analysis and manufacturing all of which is covered in the proposed thesis. 2021-03-16T06:36:45Z 2021-03-16T06:36:45Z 2021-03-11 http://hdl.handle.net/10889/14689 gr application/pdf |