Konstruování s podporou počítačů

Konstrukce držáků k manipulaci s karoserií

Jan Hlista, SMAD 26.5. 2012

úvod: Při renovaci vozu Lancia Delta HF Integrale byla potřeba vymyslet a vyrobit držáky na

kolečkách pro snazší manipulaci s holou karoserií a zkonstruovat je zároveň tak, aby se karoserie dala otáčet kolem podélné osy pro zjednodušení prací na podlaze vozu, při nejmenších nákladech na výrobu.

výpočet MathCad:

Výpočet držáku karoserie na kombinované namáhání - tlak + ohyb

známé hodnoty:

hmotnost karoserie připadající na jeden držák: délka ramene, na kterém působí síla

délka hrany profilu:

délka vnitřní hrany profilu:

výpočet je prováděn pro dutý profil čtvercového průřezu podle ISO 4019 o rozměrech 40 x 40 x 2,5

použitý materiál je ocel 11 700 maximální dovolené ohybové napětí

působící síla:

reakce:

ohybový moment:

modul průřezu v ohybu:

napětí ohyb:

napětí tlak:

Jelikož se jedná o kombinované namáhání, jedna strana profilu je namáhána na tlak a ohyb a druhá na tah a ohyb.

tah + ohyb

tlak + ohyb

Jak je vidět, σ2 < σmax, proto zvolený materiál vyhovuje.

m 400kg

a 250mm

b 40mm

c 35mm

max 295 MPa

G mg 3922.7N

RA G 3922.7N

Mo mg a 980.7N·m

Wo1b

3

61.067 10

5 m

3

Wo2c3

67.146 10

6 m

3

Wocelk Wo1 Wo2 3.521 106

m3

ohyb

Mo

Wocelk

278.5MPa

S b2

c2

3.75 104

m2

tlakG

S10.46MPa

1 tlak ohyb 268.072 MPa

2 tlak ohyb 288.992MPa

MG G

Konstrukce: Napřed se musela celá karoserie změřit a následovalo odhadnutí osy, která protíná

těžiště karoserie, aby byla karoserie na držácích co nejstabilnější. Jelikož přední uchycení držáku je jiné než zadní a nachází se i v jiné výšce, záleželo na správném odměření, aby karoserie na držácích byla vodorovně. Samotný držák se skládá ze dvou částí. První plní funkci podpěrnou a na dolním konci jsou otočná kolečka po snadnou manipulaci po podlaze. Druhá je přichycena ke karoserii a je spojena s podpěrnou částí tak, aby umožnila otáčení karoserie v podélné ose. Je možno zajistit karoserii v 5ti úhlech natočení 0° až 180° po 45°, přičemž nejpoužívanější je poloha 0° a 90° Zadní část je uchycena k držáku nasunutím konců držáku do nosníků karoserie místo zadního nárazníku. Přední část je uchycena na každé straně dvěma šrouby M12 na místě uchycení předních ramen.

Návrh držáků ve 3D: Modelování proběhlo v programu Autodesk Invertor 2010. K modelování bylo použito generátoru nosných konstrukcí, takže veškeré použité profily odpovídají skutečně používaným podle norem ISO a ČSN. Rozměry přesně odpovídají skutečně vyrobeným držákům. Kolečka byla použita z knihovny CADfora a pochází od společnosti Tente.

přední držák

přední držák

detail uchycení do karoserie

možnost natočení

detail zajištění polohy

detail kolečka od firmy Tente

zadní držák

zadní držák

možnost natočení zadního držáku

výkres zadního držáku

výkres předního držáku

Realizace výroby a použití:

Při výrobě byly použity tyto profily: hlavní nosný rám 40 x 40 x 2.5 výztuhy 25 x 15 x 1.5 profil do nosníku 50 x 25 x 2.5 přední uchycení z plechu tl. 5mm

Držáky byly vyrobeny podle nákresu. Jediná změna nastala ve způsobu otáčení, kdy v nákresu byla použita 2 ložiska a ve skutečnosti se toto vyřešilo pouhým vsazením jedné trubky do druhé. Další možnosti zdokonalení jsou: použití ložisek podle výkresu pro lehčí otáčení návrh otáčení pomocí hydraulického válce či

mechanického zpřevodování návrh zvedáku pro univerzální použití na více typů vozů