Şasi Malzemeleri

Transkript

Şasi Malzemeleri

MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
TAŞIT TEKNOLOJİSİ
HAZIRLAYAN:
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
Temel Kavramlar
The
vehicle’s
main
components and sub systems
can
be
categorically listed as:
Power-train,
chassis,
exterior and interior trims,
and the body in white
(BiW) or vehicle body shell.
body in white: Beyaz gövde. Bir
otomobilin motor vb gibi ana
parçaları ile trim donanımı
öncesi ana yapısı
Bütün taşıtlar kendilerini ve
üzerlerindeki yükü taşıyan bir
gövdeye
sahiptir.
Kullanım
amaçlarına göre farklı olmakla
birlikte taşıtların gövdeleri genel
olarak iki ana kısımdan oluşur.
1. Şasi
2. Karoseri
A typical BiW consists of about 300 – 400 stamped pieces, however, only a few main
panels affect the overall geometry, fit and finish. These panels are the roof, the trunk
(inner, outer, and pan), the hood (inner and outer), the under - body, the wheel house, the body - side, A and B pillars, the floor pan, the front module (engine
cradle, crush zones, shock towers), the quarter panels, and doors (inner, outer).
A-pillar: A-direği / sütunu, Adikmesi.
Quarter panel: Arka kelebek
panel, çamurluk panel
Stamped pieces:
Preslenmiş
parçalar
Figure : The different panels of the vehicle structure
Mohammed A. Omar, The Automotive Body Manufacturing Systems and Processes, © 2011 John Wiley & Sons Ltd. ISBN: 978-0-47097633-3
OKUMA PARÇASI: Şasi ve karoseri, otomobilin gövdesini
oluşturur. Şasi çerçevesi (Şasi çatkısı), aracın bütün parçalarını
üzerinde taşıyan, motora karoseriye ve güç aktarma organlarına
desteklik eden bir temeldir. Karoseri ise aracın kaporta ya da
gövde diye tabir edilen sac aksamıdır.
Günümüz araçlarında en genel anlamda iki tür şasi çerçevesi
bulunmaktadır. Bunlar ayrı şasi çerçevesi ve birleşik şasi
çerçevesidir.
Eğer şasi çerçevesi sonradan karoseriye cıvatalarla tutturulacak
şekilde yapılmışsa ayrı şasi çerçevesi olarak isimlendirilir. Şasi
çerçevesi oldukça katı ve sağlam bir yapıya sahip olmalıdır.
Günümüz otomobillerinde pek kullanılmamaktadır. Daha çok
ağır ticari araçlarda kullanılır.
Birleşik şasi çerçevesinde ise; şasi çatkısında parçalar
kaynakla tutturulmuştur. Bazı birleştirme yerlerinde
kuvvetlendirmeler yapılmak zorundadır. Onun için birleşik
karoseri-şasilerin çeşitli bölümlerinde birbirini kuvvetlendiren,
tüm gövdeyi birlikte destekleyen bir yapı özeliği vardır.
…
Binek otoları eskiden şasili olarak
yapılırlardı. Ancak günümüzde takviye
edilmiş karoseri yekpare gövde ile
birlikte yapılmaktadırlar. Kendi kendini
taşıyan karoseri (şasisiz taşıyıcı gövde ve
hücre
tip
karoseri),
tabanı
kuvvetlendirilmiş bir yapıdadır. Saç
gövde gerekli takviyelerle ve şekil
mukavemeti yardımı ile dayanıklı hale
getirilmektedir
Kaynak: “Şase ve Karoseri” Sunumu, TÜVTURK, 08/03/2006.
Ağır kamyonlar ve yük
taşıyan taşıtlar şasilidir ve
üzerinde sürücü kabini ile
yükleme
yapılan
kasası
vardır.
Chassis
•
•
Consists of the vehicle’s
frame
and
everything
attached to it except the
body
Includes the tires, wheels,
engine, transmission, drive
axle assembly, and frame
Russell Krick, “Modern Automotive Technology” Sunumu, The
Goodheart-Willcox Co.
Chassis Frames
The chassis frame is the commercial
vehicle's actual load-bearing element. It is
designed as a ladder-type frame,
consisting of side and cross members. The
choice of profiles decides the level of
torsional stiffness. Torsionally flexible
frames are preferred in medium- and
heavy-duty trucks because they enable the
suspension to comply better with uneven
terrain. Torsionally stiff frames are more
suitable for smaller delivery vehicles and
vans.
Reff: Automotive Handbook
•
•
•
Chasis is a French term
which denotes the whole
vehicle except body in case
of heavy vehicles.
In case of light vehicles of
mono
construction
it
denotes the whole body
except additional fitting in
the body.
Chassis consists of engine,
brakes, steering system &
wheel mounted on the
frame,
differential,
suspension.
•
•
•
•
•
ITS PRINCIPAL FUNCTION:
To safety carry the maximum
load.
Holding all components together
while driving.
Accommodate twisting on even
road surface.
Endure shock loading.
It must absorb engine - driveline
torque.
«INTRODUCTION TO AUTOMOBILE» Sunumu, SAEINDIA.
FRAME
•
•
Frame is the main part of chassis on
which remaining part of chassis are
mounted.
Frame should be extremely rigid and
strong so that it can withstand shocks,
twist, stresses and vibrations when
vehicle is moving on road.
unibody (or monocoque)
 Strong metal structure that provides a
mounting place for other parts of the
vehicle
 Body-over-frame construction
 chassis parts and body bolt to the
frame
 Unibody (unitized) construction
 sheet metal body panels are welded
together to form the body and frame
Karoserinin görevi: Taşıta
şekil veren, fonksiyonları
yerine getirmesi için ana
hacim sağlayan kısmıdır.
 Made of steel, aluminum, fiberglass,
plastic, or composite materials
 Forms the outside of the vehicle
 Serves as an attractive covering for
the chassis
Russell Krick, “Modern Automotive Technology” Sunumu, The Goodheart-Willcox Co.
Automobile Body Parts
Kaynak: Toyota
Şasi, Çerçeve ve
Gövde - Karoser/i
The purpose of body design is to achieve the following:
• Aesthetics: to provide a pleasing overall appearance, surface quality and
consistent details.
• Structural function: to support the weight of the transported passengers
and load as well as the mechanical parts required for vehicle propulsion,
control and other system functions, so withstanding mechanical stresses
from multiple sources.
• Ergonomy and roominess: to supply easy access and adequate room for
the driver, passengers and transported goods.
• Safety: to ensure integrity of passenger compartment in the event of a
crash, while absorbing the impact energy as well as to reduce injuries to
vulnerable road users (pedestrians, wheelers), in case of collision.
• Aerodynamics: to minimize drag due to air impact; to control air flow
effects on tyre-road contact and vehicle stability.
• Insulation: to minimize noise, vibration and thermal transmission,
generated by body walls, by lack of sealing between compartment and
movable parts and by thermal radiation from the surfaces of passengers
compartment.
• Visibility: to provide the highest possible day and night visibility on the
environment and to host the lighting devices in the most effective way.
Lorenzo Morello, Lorenzo Rosti Rossini, Giuseppe Pia, Andrea Tonoli, The Automotive Body, Volume I: Components Design, e-ISBN 978-94-007-0513-5
The interior and exterior
trims compose the front
and rear ends, the door
system, and the cockpit
trim.
Finally, the body in
white is made up of the
closures (doors, hood,
tail - gate) and the
frame, see Figure 1 ).
Şasinin
görevi:
İnsan
vücudundaki iskelet gibi ana
taşıyıcılık görevini yerine getirir.
Taşıtın
birçok
elemanını
üzerinde taşır.
Paralel Kollu Şasi: Kamyon ve
otobüslerde
yaygın
olarak
kullanılan şasi tipidir. Paralel
iki kol ve bu iki kola bağlanmış
kuşaklardan
oluşur.
Kollar
genelde U, kare, dikdörtgen ve
daire kesitli olarak preste
yapılırlar. Kuşaklar ve üst yapı,
kaynak, perçin ve cıvata ile şasi
kollarına bağlanır.
• The ladder frame is the
simplest and oldest of all
designs.
• It consists merely
symmetrical rails, or
of
two
• This design offers good beam
resistance because of its
continuous rails from front to
rear
• poor resistance to torsion
Paralel Kollu Şasi
Merdiven Tipi Şasi
Kaynak:
“Şase ve Karoseri”
TÜVTURK, 08/03/2006.
Kaynak: VW, Otomobil Teknolojisinin Temelleri
Sunumu,
Çapraz Kollu (X Tipi)
Şasi: Oldukça hafif bir
yapısı vardır. Daha çok
kamyonetlerde
tercih
edilir.
Tek Kollu (Platform)
Şasi: Ortada tek bir kol
ve buna bağlanmış
kuşaklar, bazen de
taban sacı ile bir bütün
olarak
yapılırlar.
Otomobillerde tercih
edilir.
Çatal Kollu Şasi: Taşıt
motorunun bağlanmasına
ve destek oluşturmasına
elverişli bir şasi tipidir.
Kamyonetlerde ve
otomobillerde tercih
edilir.
Tam Taşıyıcı Karoseri:
Günümüzde binek otomobiller şasisiz olarak imal edilmektedirler.
Gövde kendi kendini taşıyan bir formda dizayn edilmektedir. Genellikle
karoseri gövdesi hücre tip dediğimiz gövdedir. Bilgisayarlar yardımı ile
orijinal yapının ve istenilen bölge veya parçaların tek tek deformasyon ve
gerilmeleri hesaplanabilir.
Hücre Tipi Karoseri: Taşıt gövdesi ayrı hücrelerden oluşur.
Yolcu bölümü taşıtın ön ve arkasına göre korunmaya
alınmıştır. Çarpışma anında ön ve arka hücreler daha elastik
yapıldıkları için yolculara gelecek darbe minimuma
indirilmiştir. Binek otomobillerde genellikle uygulanan bir
gövde tipidir.
Karma Tip Karoseri: Şasi ve karoserinin bir nevi
kombinasyonundan meydana gelmiştir. Taşıt, bir platform şasi
veya çatal şasi ile gövde saçının kaynakla veya cıvata ile
birleştirilmesinden oluşur. Otomobil ve otobüslerde
uygulaması vardır.
Şasisiz Otobüs Gövdeleri: Otobüs
imalinde şasisiz gövdeye örnek
olarak gösterilen iki ana grup vardır.
Bunlar:
1. Platform takviyeli otobüs gövdesi
2. Tam taşıyıcı otobüs gövdesi
Her iki yapı tipide şasili tipe nazaran
hafiftir. Taşıt ağırlığında azalma tam
taşıyıcı otobüs gövdesinde daha
fazladır. Ağırlık azalması şasinin
çıkması ile %8 civarında olur. Ancak
bunun bir kısmı mukavemet
arttırmak amacı ile tekrar kullanılır.
Taşıtın boş ağırlığı ne kadar az ise
işletme şartları da o oranda
ekonomik olur. Bu nedenle taşıtın
ağır olması istenmez.
Gövde Tipleri
Body Types
Body Types
Automobiles are available in
several body types, including:
• sedan
• hardtop
• convertible
• hatchback
• station wagon
• minivan
• sport-utility vehicle
Sedan
A sedan is a car with a four-door body configuration and a
conventional trunk or a sloping back with a hinged rear cargo hatch
that opens upward.
Sedan is the most
common body style that
are cars with four or
more seats and a fixed
roof that is full-height up
to the rear window.
Sedans can have two or
four doors.
Uses center body pillars, or “B” pillars, between the
front and rear doors. A hardtop does not use “B” pillars.
Convertible
A convertible is
a car with a
removable
or
retractable top.
Uses a vinyl or cloth top that can be raised and
lowered
Hatchback
The large rear door allows easy access when hauling
items
Station Wagon
A wagon is a car
with an extended
body and a roofline
that extends past the
rear doors.
Station wagon or
wagon is a car with
a full-height body all
the way to the rear;
the
load-carrying
space created is
accessed via a rear
door or doors.
Provides a large rear interior compartment
Minivan
Has a higher roofline for more headroom
and cargo space
A minivan/van is a
vehicle with a box-shaped
body enclosing a large
cargo or passenger area.
The identified gross weight
of a van is less than 10.000
lb ≈ 4,500 kg. Vans can be
identifiable
by
their
enclosed
cargo
or
passenger area, short
hood, and box shape. Vans
can be divided into mini
van, small van, midsize
van, full-size van, and large
van. The van subdivision
has the same specifications
as SUV subdivisions.
Minivans are boxy wagon cars usually containing three
rows of seats, with a capacity of six or more passengers
and extra luggage space.
Sport-Utility Vehicle
An SUV (sport utility
vehicle) is a vehicle with
off-road capability. SUV is
designed for carrying ten
or fewer persons, and
generally considered a
multi-purpose
vehicle.
Most SUVs are four-wheeldrive with and increased
ground clearance. The
SUV is also known as 4by-4, 4WD, 4 × 4 or 4x4.
SUVs can be divided into
mini, small, midsize, fullsize, and large SUV.
Provides the comfort of a passenger car, the interior space of a
station wagon, and the durability of a truck
An MPV (multi-purpose vehicle) is
designed as large cars or small buses having
off-road capability and easy loading of
goods. However, the idea for a car with a
multi-purpose application can be seen in
other classes, especially SUVs.
Ek Okuma ve
İnceleme Bölümü
Moreover, the body must satisfy a series of prerequisites:
• high reliability (to maintain design functions vehicle life along),
• low cost (to minimize production investment, process and material
cost),
• high material recyclability (by rapid disassembling and
straightforward division of heterogeneous materials).
These functions ere required by the completely assembled body and are
achieved through the individual contribution of body components and
several body systems.
Fig. 1: Common body and chassis configurations.
A) Unitized body or unibody, in which the chassis parts cannot be physically
removed from the upper body parts. In this case, suspensions and other mechanical
parts are directly fitted (using brackets) to body frame. The main advantage of such
solution is relatively low weight, while the main disadvantage is a lower dimensional
precision of suspension attachment, due to body tolerance and the lower filtering
performance of suspension fittings, reducing the insulation of vibrations due to
road-wheel excitation.
B) Body on frame, where the chassis frame is connected to upper body frame by
bolts with or without the inter-position of rubber bushes. Such a solution offers the
main advantage of allowing the adoption of one chassis for different body shapes,
providing benefits in terms of mechanical parts standardization and simplification of
the assembly process of a mechanical chassis, before being matched to the upper body.
This kind of solution is commonly used for cargo vehicles, off-road and SUV. The main
disadvantage is the increased weight with respect to configuration A).
Unibody Construction
The frame is an integral part of the body
Body-over-Frame Construction
The body bolts to a thick steel frame
The frame can be of a uni - body design (Figure 1.1 (a) uni - body), a body - on - frame
(Figure 1.1 (b)), or a space - frame (Figure 1.1 (c)). The uni-body design features
stamped panels, while the space - frame is made up of extrusions and cast parts. The
BiW closures are selected based on the vehicle’s constituent material dent resistance properties (i.e. yield strength) while the frame is designed to provide
specific torsional and bending stiffness.
Figure 1.1: Top left: (a) a uni - body design, top, right: (b) truck platform;
and bottom right: (c) space - frame design
Reading text:
Unitized (self-supporting)
(Standard design)
body
The conventional unitized (self-supporting) body is
built up of hollow sheet-steel components onto which
body panels are welded by welding robots or in multispot welding units. Individual parts can also be glued
in position.
Depending upon vehicle type, roughly 5000 spot
welds must be made along a total flange length
of 120...200 m. The flange widths are 10...18 mm.
Other parts (front fenders, doors, hood and luggagecompartment lid) are bolted to the supporting
structure of the body. Other types of body
construction include frame and sandwich designs.
Reff: Automotive Handbook
C) Body with ancillary subframes, for powertrain and suspension systems; connections
between the subframe and the body can be either rigid or through elastic bushes. The main
advantages are modularity and the division of the assembly process between parallel lines,
enabling components to be mounted on the sub-frames. The resulting sub-assemblies can be
tested before integration with main body. Moreover, the relative ease in which elastic and
damping devices between subframe and body can be inserted, provide an improved insulation
from noise and vibration. Again, the main disadvantage is increased weight, but to a lower
extent than configuration B).
D) Dual frame body, in which body and chassis are separate and connected through elastic
and damping bushes. In this configuration, the structural, safety, propulsion and driving
functions are concentrated and optimized in the chassis, with priority to front and rear crash
absorption, torsional stiffness and resistance to stress induced through the suspension and
powertrain stiff and precise, since the filtering of road-surface induced excitation is achieved by
incorporating elastic connections between chassis and body. The weight of upper body can be
reduced, since the structural task is limited to its own inertial stresses and to those induced by
transported components, people and load. The same chassis can also be adopted by different
bodies of similar inertia properties. Although the increase of chassis weight remains a
disadvantage, it is partially counterbalanced by the reduction in the weight of upper body.
Referring to body missions previously listed, the
different configurations result in variations of upper
body contribution for just a limited number of functions,
in which the characteristics of body connection with the
chassis is highly relevant:
• structural function,
• insulation and isolation,
• safety and,
• partially, aerodynamics (due to floor contribution).
• The remaining functions are not directly affected .
Focusing on the most common body configuration (C),
through the example of a 2 box mass production body in
white with spot welded steel stamped sheets, it is
appropriate to consider the main stamped parts and
follow a typical assembling process step-by-step, to gain a
deeper understanding of the process used to manufacture
the body, widely applied today.
Şasinin Çalışma
Koşulları
ve
Traversler
http://www.roversnorth.com/Land-Rover-Parts/77
http://www.roversnorth.com/Land-Rover-Parts/77
Şasinin Çalışma Koşulları
Chassis Operating Conditions
The design of an automobile chassis
requires prior understanding of the kind
of conditions the chassis is likely to face
on the road. The chassis generally
experiences four major loading situations,
that include,
• vertical bending,
• longitudinal torsion,
• lateral bending, and
• horizontal lozenging.
http://what-when-how.com/automobile/chassis-frame-sections-automobile/
Vertical Bending: Considering a chassis
frame is supported at its ends by the
wheel axles and a weight equivalent to
the vehicle’s equipment, passengers and
luggage is concentrated around the
middle of its wheelbase, then the sidemembers are subjected to vertical
bending causing them to sag in the
central region.
Longitudinal Torsion: When
diagonally opposite front and rear
road-wheels roll over bumps
simultaneously, the two ends of the
chassis are twisted in opposite
directions so that both the side and
the cross-members are subjected to
longitudinal torsion (Fig. 1), which
distorts the chassis.
Fig. 1: Longitudinal torsion.
Lateral Bending: The chassis is
exposed to lateral (side) force that
may be due to the camber of the
road, side wind, centrifugal force
while turning a corner, or collision
with some object. The adhesion
reaction of the road-wheel tyres
opposes these lateral forces. As a net
result a bending moment (Fig. 2)
acts on the chassis side members so
that the chassis frame tends to bow
in the direction of the force.
Fig. 2. Lateral bending
Horizontal Lozenging: A
chassis frame if driven
forward or backwards is
continuously subjected to
wheel impact with road
obstacles such as potholes, road joints, surface
humps, and curbs while
other wheels produce the
propelling thrust. These
conditions
cause
the
rectangular chassis frame
to distort to a parallelogram shape, known as
‘lozenging’ (Fig. 3).
Fig. 3: Lozenging
TAŞITA ETKİ EDEN STATİK KUVVETLER
Bir taşıta etki eden kuvvetler, taşıt cinsine göre değişiklik arz
etmekle birlikte temelde iki ana gruba ayrılırlar. Bunlar, Statik ve
Tekrarlı Dinamik kuvvetlerdir. Taşıtın maruz kaldığı kuvvetlerin
büyüklüğü ne kadar önemliyse kuvvetlerin tekrarı da en az o kadar
önemlidir. Zira, kuvvetleri periyodik olarak değiştirmek ve değişim
sayısını yeter derecede arttırmakla bir malzemeyi statik sınırların
çok altında da harap etmek mümkündür. Statik kuvvetler değişken
olmayan kuvvetler ile aracın ömrü boyunca en fazla 5x103 defa
tekrarlanan kuvvetlerdir.
Statik kuvvetler, taşıtın kendi öz ağırlığı ve yükü, fren ve kalkış
kuvvetleri, viraj kuvvetleri, burulma kuvvetleri, münferit darbe
kuvvetleri, çekici ile römork arası bindirme kuvvetleri olarak
sayılabilir.
Tekrarlı dinamik kuvvetler ise 2≈5x106 tekrar sayısından
başlayan, yol pürüzlülüğü, lastik çevresinin düzgünsüzlüğü
gibi sebeplerden dolayı ortaya çıkar.
Murat Ereke, Kubilay Yay, «Çiftkatlı Otobüs Gövdesinin Bilgisayar Destekli Gerilme Analizi»
Taşıt gövdesi yapısal analizinde, işletme şartlarından doğan
kuvvetlere karşı dayanıklılık temel hedeflerden biridir. Hedef,
ağırlık açısından uygun, yeteri kadar mukavim bir yapı (hafif
yapı) elde etmek, malzeme ve enerji tasarrufu sağlamaktır.
Karoserinin karmaşık yapısı gereği, işletme şartlarından doğan
zorlanma sonucu oluşacak gerilmelerin hangi yoğunlukta ve
hangi şiddette olacağının kestirilmesi büyük zorluk arz eder.
Gerilme yığılmalarının olduğu bölgeler kritik bölgelerdir.
Bu bölgelerdeki kesitlerin doğru tasarımı için gerilmelerin
şiddetleri bilinmek zorundadır. Deformasyonların ve gerilme
yığılmalarının tespitinde gövdenin sonlu eleman yöntemiyle
modellenerek bilgisayar ortamında analizi modern tasarım
tekniklerinin başında gelmektedir.
Taşıtın Kendi Öz Ağırlığı ve Yükü: Taşıtın düz
ve yatay bir zeminde durduğu farz edilirse,
şekildeki kuvvetlerin etkisi altında kalacaktır. G
ağırlığı, taşıtın öz ağırlığını ve yükü birlikte ifade
etmektedir. Ön ve arka aksları birer lastikli olan
taşıtlar binek otomobilleri, hafif kamyonlar ve
hafif römorklardır. Ön ve arka aks yükleri arasında
fazla fark oluşmaz, yani hemen hemen birbirine
eşit kabul edilebilir.
Fren Kuvveti
Fren kuvvetleri taşıt fren yaptığı zaman ortaya çıkarlar. Düz
yolda ideal fren kuvveti dağılımı ile elde edilecek fren ivmesi
ortalama 4,5 m/s2’dir. Başlangıçta bir anlık maksimum değere
ulaşan fren ivmesi düz ve kuru bir asfalt yolda 8 m/s2’ye kadar
çıkar. Fren hesaplarında fren yolu boyunca muteber olan
ortalama ivmedir. / Ref: Murat Ereke, Kubilay Yay, «Çiftkatlı Otobüs Gövdesinin Bilgisayar Destekli Gerilme Analizi»
Viraj kuvveti
Taşıt
viraja
girdiği
zaman,
merkezkaç
kuvvetin
etkisi
altındadır. Kuvvetin yönü dışarı
doğru olduğu için şasi dış putreline
gelen yük artmaktadır. Viraj
kuvveti hesaplanırken şekildeki
gibi ağırlık merkezinin yerden
yüksekliğinin (h), taşıt ağırlığının
(G), viraj ivmesinin (a) ve iki
tekerlek arasındaki mesafenin
bilinmesi yeterlidir. / Ref: Murat Ereke, Kubilay Yay,
«Çiftkatlı Otobüs Gövdesinin Bilgisayar Destekli Gerilme Analizi»
Darbe Kuvveti
Tekerleğin tek bir sete
çarpma
veya
çukura
düşmesinden meydana gelen
darbeden doğan düşey yük,
kamyonlarda yüklü ağırlığın
%100’ü,
otobüslerde
ise
%50’si olarak kabul edilir.
Burulma Kuvveti
Bir taşıtın ön tekerleklerinden biri bir tümsek veya bir engebenin
üzerine çıkarsa o tekerleğin dinamik tekerlek yükü artmaktadır. Sağ ve
sol tekerleklerin dinamik tekerlek yüklerinin farkı taşıtı uzunlamasına
eksen boyunca burulmaya zorlamaktadır. Tekerlek yüklerinin birbirlerine
göre farkı ve dolayısı ile burulma momentinin büyüklüğü engebenin
yüksekliği, tekerlek iz genişliğinin büyüklüğü, lastiklerin ve yayların
katılığı ve taşıt gövdesinin katılığına bağlıdır.
Taşıtların burulma momenti engebe yüksekliğine bağlı olarak artmakta
olup, her taşıt için aşılabilecek bir engebe yüksekliği sınırı vardır.
Tekerlek iz genişliği ne kadar büyük olursa, belli bir engebe yüksekliği için
meydana gelen burulma momenti o kadar küçük olur. Lastik ve yayların
yumuşaklığı ise, belli bir engel yüksekliğinde gövdenin daha az dönüp
dönmemesinde rol oynamaktadır. Süspansiyon sistemi ne kadar
yumuşak olursa, burulma o kadar az olur. Taşıt gövdesinin katılığı veya
elastikliği de burulma momenti ile ilgili olup gövde elastik olduğu
ölçüde moment düşmektedir.
Burulma Kuvveti (dvm.)
Bir
taşıt
gövdesinin
boyutlandırılmasında değişik
zorlayıcı kuvvetleri dikkate
almak gerekir. Her şeyden önce
statik
kuvvetler
altında
gövdede veya şaside kalıcı
deformasyonlardan kaçınmak
şarttır. Bir otobüs gövdesi için
ilk yaklaşım hesabında taşıtın
öz ağırlığı ve yükü + %30
münferit darbe kuvveti + %50
burulma kuvveti kullanılabilir.
Otobüs
gövdelerinde
kutu
profilden
oluşan
kirişler
kullanılır. Malzemesi ise St
37’dir. Literatüre göre [1,2],
otobüs
gövdesi
imalatında
kullanılan bu malzeme için
ortalama gerilme sınırı (ön
gerilme) σm= 9 kg/mm2 ve
genlik gerilmesi sınırı σg= 8
kg/mm2 değerleri alınmalıdır.
Akma gerilmesi de “σF ” için de
24 kg/mm2 değerinde alınabilir.
Chassis-frame Design
Side-member And Cross-member
Chassis Frame Sections
During movement of a vehicle over normal road surfaces, the chassis
frame, is subjected to both bending and torsional distortion as
discussed in the previous section. Under such running conditions, the
various chassis-member cross-section shapes, which find application,
include.
• Solid round or rectangular cross-sections,
• Enclosed thin-wall hollow round or rectangular box-sections,
• Open thin-wall rectangular channelling such as ‘C, T, or ‘top-hat’
sections.
Side-member Bending Resistance: The chassis side-members, which
span the wheelbase between the front and rear axles must be able to
take the maximum of the sprung weight. The sprung weight is the
weight of the part of the vehicle supported by the suspension system.
The binding stiffness of these members must resist their natural
tendency to sag. The use of either pressed-out open-channel sections or
enclosed thin-wall hollow round or rectangular box-sections can
provide the maximum possible bending stiffness of chassis members
relative to their weight.
Chassis Frame Sections
A comparison of the bending stiffnesses of
different cross-sections having the same crosssectional area and wall thickness is presented in
Fig. A to F. Considering a stiffness of 1 for the
solid square section, the relative bending
stiffnesses for other sections are,
Practically, a 4 mm thick C-section channel
having a ratio of channel web depth to flange
width of about 3:1 are used as chassis sidemembers. This provides a bending resistance of
15 times greater than that for a solid square
section with the same cross sectional area. For
heavy-duty applications, two C-section channels
may be placed back to back to form a rigid loadsupporting member of I-section (Fig. H). To
provide additional strength and support for an
existing chassis over a highly loaded region (for
example, part of the side-member spanning a
rear tandem-axle suspension), the sidemembers may have a double-section channel.
This second skin is known as a flitch frame or
plate.
Square bar
Round bar
Round hollow tube
Rectangular C-channel
Square hollow section
1.0
0.95
4.3
6.5
7.2
Side-and Cross-member Torsional
Resistance.
The open-channel sections exhibit
excellent resistance to bending, but
have very little resistance to twist.
Therefore, both side and crossmembers of the chassis must be
designed to resist torsional distortion
along their length.
Figure C to F illustrates the relative
torsional stiffness between openchannel sections and closed thin-wall
box-sections.
Comparisons
firstly
between the open and closed circular
sections and secondly between the
rectangular sections are made,
considering the open section has a
resistance of 1 in each case.
Longitudinal split tube
Enclosed hollow tube
Open rectangular C-channel
Closed rectangular box-section
= 1.0
= 62.0
= 1.0
= 105.0
Fig.: Chassis-member sections.
A. A. Square solid bar
B. B. Round solid bar
C. Circular tube with
longitudinal slit
D. Circular closed tube
E. C-section
F. Rectangular box section
G. Top-hat-section
H. I-section
I. Channel flitch plate
This clearly explains the
advantages of using channel
sections over the hollow tube
due to high torsional stiffness.
The chassis frame, however, is
not designed for complete
rigidity,
but
for
the
combination of both strength
and flexibility to some degree.
Şasi ve Karoser
Malzemeleri
• Şasi Malzemeleri
• Karoseri Malzemeleri
St – 42 yaygın olarak kullanılan bir malzemedir. Kaynağa çok
iyi gelir, pres altında rahat şekil verilebilir. St-50, St-60, St-70
çelikleri de kullanılır. Bu malzemeler daha çok kaynak
kullanılmayan perçin bağlantılı şasiler için uygundur.
Kaynağa gelmezler çünkü karbon miktarları yüksektir.
İnce saç dediğimiz 3 mm altındaki saç malzeme kullanılır.
Karoseri saçı olarak kullanılan çelik St-10’dur. Ayrıca hafif
metal kullanımı da mevcuttur. Hafif metalin avantajı büyük
sönüm kabiliyeti ve yüksek şekil verme kolaylığıdır.
Korozyona karşı tercih edilen bir malzemedir.
Kendi kendini taşıyan sistemlerde iskelet ve saç aksamı için
hafif metaller kullanıldığında taşıt ağırlıkları önemli
miktarda düşmektedir. Korozyona karşı dayanıklı olmaları
nedeni ile de bazı yerlerde Al - Mg - Si alaşımı hafif metaller
kullanılmaktadır.
•
•
Şasi Malzemeleri
Karoseri Malzemeleri
Figure: Figure: The material usage trend in automobile bodies
Kaynak: Mohammed A. Omar; “THE AUTOMOTIVE BODY MANUFACTURING SYSTEMS AND PROCESSES” - 2011 John Wiley & Sons Ltd. ISBN:
978-0-470-97633-3
Audi Q7 Servis Eğitimi
2006 Model Passat
A typical automobile is composed of variety of materials to constitute its
structure, aid its mobility function, e.g. tires and fluids, and provide comfort to its
occupants, e.g. glass and refrigerants.
Figure: The materials in a typical sedan
Kaynak: Mohammed A. Omar; “THE AUTOMOTIVE BODY MANUFACTURING SYSTEMS AND PROCESSES” - 2011 John Wiley & Sons Ltd. ISBN:
978-0-470-97633-3
Reading text - Body materials
Sheet steel
Sheet steel of various grades (see Vehicle-body
sheet metal is customarily used for the vehicle
body structure.
Sheet thicknesses range from 0.6 ... 3,0 mm, with
most pieces being between 0.75 and 1.0 mm thick.
Due to the mechanical properties of steel with
regard to stiffness, strength, economy and
ductility, alternative materials for the vehicle
body structure are not yet available.
High Strength low-alloy (HSLA) sheet steel is
used for highly-stressed structural components.
The resulting high strength of these components
allows their thickness to be reduced.
Ref: Automotive Handbook - Bosch
Reading text - Body materials
Aluminum
In order to reduce weight, aluminum can be used
for separate body components such as the hood,
luggage-compartment lid, etc.
Since 1994, an aluminum body has been in use for
one of the German luxury-class cars. The vehicle's
frame is constructed from aluminum extruded
sections, and the sheet components are selfsupporting in integrated form (ASF Audi Space
Frame). The realization of this principle
necessitated the employment of suitable
aluminum alloys, as well as new production
processes and special repair facilities. According to
the manufacturers, the rigidity and deformation
characteristics are identical to those of steel or are
even superior.
Ref: Automotive Handbook - Bosch
An Increasing Trend
1 pound =
453,59237 gram
http://www2.prnewswire.com/mnr/duckerworldwide/37515/
Reading text Body materials
Plastics: Plastics as
materials
for
separate
body
components
are
used in a limited
number of cases in
place of steel.
Table: Examples of
alternative materials
Automotive Handbook - Bosch
Şasi ve Gövde
Arızaları
GÖVDEDE OLUŞAN ARIZALAR
Aşınma: Gövdedeki bağlantı yerlerinin gevşemesi ve gevşeyen
yerlerin harekete geçmesi aşınmaya neden olur. Bu yüzden zaman
zaman yapılan kontrollerde gevşeyen yerler tekrar sabitlenmelidir. Bu
işlem araç gövdesinin ömrünü uzatır.
Çatlama ve Kırılmalar: Bu olay gövdenin zayıf noktalarında
meydana gelebilir. Anormal sürüş yöntemleri, zorlamalar ve imalat
hataları çatlamalara/kopmalara sebep olabilir. Ani yol darbelerinden
korunmak için aracın iyi bir süspansiyon sistemi olmalıdır.
Çarpılma, Eğilme ve Burulmalar: Genellikle kaza sonrası meydana
gelen bu arızalar tekrar doğrultmayı gerektirir. Çarpıklıklar her zaman
gözle görülmeyebilir, ancak iyi bir ölçme ile anlaşılabilir. Gövdede
oluşan arızaları tespit etmek amacı ile ölçüm yapılmaktadır.
Çarpıklıklar direksiyon kontrolünü (yönlendirme stabilitesini) önemli
derecede etkiler ve lastik aşınmalarına sebebiyet verir. Bu yüzden
çarpıklık önemli bir konudur.
ŞASİ ARIZALARI
Korozyon: Tuz ve bazlarda bulunan hidroklorik asidin
sebep olduğu kimyasal ve fiziksel aşınma
Oksitlenme: Dış ortamda buluna oksijenin (havanın)
sebep olduğu kimyasal ve fiziksel aşınma
Eğilme, Gevşeme, Çatlama ve Kırılma: Aşırı
yükleme ve kötü yol koşullarında aracı uygun hızla
sürmemekten meydana gelirler.
• Üst yapı üreticilerinin yanlış delik açmaları da
çatlamalara neden olur. Onarım yapılmazsa çatlak
yerler kırılır.
• Viraj içlerindeki aşırı hızlar burulmalara neden
olurlar.
Şasideki eğilme ve burulmalar gelişmiş şasi düzeltme
cihazlarında
standart
ölçülere
uygun
olarak
yapılmalıdır.
EKLER - 1
•
•
•
Today, most smaller vehicles such as
small SUV’s and sedans use a
unibody
(or
monocoque)
construction.
Heavy-duty vehicles like trucks and
busses still use the idea of bodyon-frame.
Regardless of the construction
technique, steel is still the
predominant material used in
automotive frames.
Brian Goff, Mario Grasso, Oscar Briceno, «Automobile Materials», SRJC - ENGR 45 Semester Project (Fall ’09)
Monocoques
Typical Ladder Frame
Brian Goff, Mario Grasso, Oscar Briceno, «Automobile Materials», SRJC - ENGR 45 Semester Project (Fall ’09)
Toyota
Araç karoseri
Ön cam
i35
Arka spoyler
Motor alt koruma Lastik
deflektörleri
(4 adet)
Araç karoseri
Aero dynamics:
1. Windshield glass is aerodynamically designed with a pin that prevents the wiper
from lifting, thus minimizing wind noise during high speed driving.
2. Rear spoiler: Continues roof line and reduces wind noise
3. Engine undercover: Smooth surface increases the aerodynamics on the underside of
the vehicle and contributes to a reduced fuel consumption. Further it offers
protection when driving off-road.
4. Wheel deflectors: Deflect wind around the wheel openings for better aerodynamics.
The application of high density hood insulation and sound deadening foam a the
pillars further contributes to a low noise in the passenger compartment.
All directional safety design:
• Hollow side members gradually increased in diameter from front to back for
improved impact absorption.
• Rear frame member reinforced.
• Fuel filler neck base moved forward
• Side members are designed straight for better impact absorption
High tensile steel is utilized for greater safety from impact and weight reduction.
Center B pillar is designed as one piece internal roll bar.
Hyundai provides a 12 year anti perforation warranty for the vehicle body.
i35

Şasi Malzemeleri

Transkript

Benzer belgeler

frame - Abdullah Demir

frame - Abdullah Demir

Chassis frames - Abdullah Demir

Kuma Oturan Yüzeysel Temellerde Temel Boyutunun Taşıma

Я Л К ! \ \ \1