Jäykän taka-akselin akselituennan suunnittelu ilmajousille
Kahelin, Juha (2019)
Kahelin, Juha
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019110620706
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019110620706
Tiivistelmä
Opinnäytetyön aihe syntyi, kun halusin asentaa omaan harrasteautooni ilmajousituksen. Työssä suunniteltiin jäykällä taka-akselilla varustettuun vuoden 1939 Chevrolet Master Deluxeen ilmajousien kanssa yhteensopiva takaakselituentaniin, että auton saa muutoskatsastettua sen kanssa. Lisäksi auton ajo-ominaisuudet eivät saisi huonontua.
Työssä käydään läpi erilaisia akselituentavaihtoehtoja ja niiden geometrian vaikutuksia ajokäyttäytymiseen. Varteenotettavia vaihtoehtoja olivat erilaiset kolmella ja neljällä tukivarrella toteutetut monivarsituennat. Kohdeauton rungon takaosa mitattiin ja mittojen perusteella mallinnettiin 3D-kuva rungon takaosasta Catia V5 -ohjelmalla, jonka avulla simuloitiin erilaisia akselin tuentamalleja jousituskorkeuden muuttuessa ±100 mm. Arviointikohteita olivat akselivälin muutos, taka-akselin sisäänmenoakselin kulman muutos ja suhteellinen nosto.
Simulointien perusteella valittiin akselituentamalliksi nelivarsituenta, jossa ylätukivarret ovat 28° kulmassa runkolinjaan nähden eikä erillistä sivuttaistuentaaole. Ylätukivarsi on myös 4,5° kulmassa alaspäin ja alatukivarsi on vaakatasossa. Ylätukivarsista tulee noin 470 mm:n pituiset ja alatukivarsista 608 mm:n pituiset. Tukivarsien kiinnikkeistä mallinnettiin 3D-kuvat. Tämän jälkeen kiinnikkeisiinkohdistuvat voimat laskettiin ja kiinnikkeiden mittojen perusteella niihin tehtiin muutamia lujuuslaskelmia. Lopuksi 3D kuville suoritettiin lujuusanalyysi Catian lujuusanalyysiominaisuutta käyttäen, jotta kiinnikkeiden rakenteista tulee varmasti tarpeeksi lujat. Lujuuslaskelmien ja FEM-analyysin perusteella kiinnikkeiden lopulliseksi materiaaliksi valittiin S355-rakenneteräs.
Tukivarsien kiinnikkeistä tehtiin mittapiirrokset niiden tulevaa valmistusta ajatellen. Kohdeauto tullaan muutoskatsastamaan ilmajousille ja nelivarsituennalle lopputyössä tehtyjen laskelmien pohjalta. Lujuusanalyysin tulokset esitetään muutoskatsastuksessa todisteena kiinnikkeiden riittävästä lujuudesta.
Työssä käydään läpi erilaisia akselituentavaihtoehtoja ja niiden geometrian vaikutuksia ajokäyttäytymiseen. Varteenotettavia vaihtoehtoja olivat erilaiset kolmella ja neljällä tukivarrella toteutetut monivarsituennat. Kohdeauton rungon takaosa mitattiin ja mittojen perusteella mallinnettiin 3D-kuva rungon takaosasta Catia V5 -ohjelmalla, jonka avulla simuloitiin erilaisia akselin tuentamalleja jousituskorkeuden muuttuessa ±100 mm. Arviointikohteita olivat akselivälin muutos, taka-akselin sisäänmenoakselin kulman muutos ja suhteellinen nosto.
Simulointien perusteella valittiin akselituentamalliksi nelivarsituenta, jossa ylätukivarret ovat 28° kulmassa runkolinjaan nähden eikä erillistä sivuttaistuentaaole. Ylätukivarsi on myös 4,5° kulmassa alaspäin ja alatukivarsi on vaakatasossa. Ylätukivarsista tulee noin 470 mm:n pituiset ja alatukivarsista 608 mm:n pituiset. Tukivarsien kiinnikkeistä mallinnettiin 3D-kuvat. Tämän jälkeen kiinnikkeisiinkohdistuvat voimat laskettiin ja kiinnikkeiden mittojen perusteella niihin tehtiin muutamia lujuuslaskelmia. Lopuksi 3D kuville suoritettiin lujuusanalyysi Catian lujuusanalyysiominaisuutta käyttäen, jotta kiinnikkeiden rakenteista tulee varmasti tarpeeksi lujat. Lujuuslaskelmien ja FEM-analyysin perusteella kiinnikkeiden lopulliseksi materiaaliksi valittiin S355-rakenneteräs.
Tukivarsien kiinnikkeistä tehtiin mittapiirrokset niiden tulevaa valmistusta ajatellen. Kohdeauto tullaan muutoskatsastamaan ilmajousille ja nelivarsituennalle lopputyössä tehtyjen laskelmien pohjalta. Lujuusanalyysin tulokset esitetään muutoskatsastuksessa todisteena kiinnikkeiden riittävästä lujuudesta.