Tema de proiect la Automobile I

Să se efectueze proiectarea generală, functională privind dinamica tracțiunii și ambreiajului pentru un automobil având urmatoarele caracteristci:

- tipul automobilului: autoturism- caroseria: coupe- număr persoane (locuri): 4- masa utilă maximă admisibilă:- viteza maximă în palier: 215 km/h- panta maximă: 38%- alte particularități: MAS (4 X 2)

Proiectul va cuprinde doua parti:

A: Memoriu tehnic justificativB: Materialul grafic

A: Memoriu tehnic justificativ va cuprinde:

Partea I-a:

1. Alegerea unui numar adecvat de modele similare de automobile (minim 5 modele), analiza particularităților lor constructive și a principalelor caracteristici dimensionale, masice și energetice. Stabilirea modelului de automobil ce se va proiecta conform cerințelor temei.

2. Studiul organizării generale și a formei constructive pentru automobilul impus prin temă.2.1. Determinarea prinicpalilor parametrii dimensionali și masici ai automobilului precum și a

subansambleor acestuia.2.2 Determinarea formei și a dimensiunilor spațiului util a interiorului postului de conducere.2.3 Întocmirea schiței de organizare generală.2.4 Determinarea poziției centrului de masă al automobilului atât la sarcina utilă nulă cât și la

sarcina utilă maximă construcivă. Determinarea încărcărilor statice la punți și a parametrilor ce definesc capacitatea de trecere și stabilitatea longitudinală a automobilului în strânsă legatură cu panta maximă impusă prin tema.

2.5 Alegerea anvelopelor și a jantelor.

3. Determinarea coeficientului de rezistență la rulare a pneurilor, a coeficinetului de rezistență a aerului, a ariei secțiunii transversale maxime și a randamentului transmisiei.

4. Determinarea rezistențelor la înaintare și a puterilor corespunzătoare în funcție de viteza automobilului.

5. Predeterminarea caracteristicii de turație la sarcină totală a motorului din condiția de viteză maximă în plaier, alegerea motorului și precizarea principalilor parametrii ai acestuia.

6. Predeterminarea și definitivarea raportului de transmitere al transmisiei principlale. Predeterminarea raportului de transmitere ale primei trepte ale schimbătorului de viteze.

Partea II-a:

1. Studiul tehnic al soluțiilor constructive posibile pentru ambreiaj și alegerea variantei ce se va proiecta.

2. Calculul de dimensionare și verificare a garniturilor de frecare ale ambreiajului.3. Calculul și proiectarea principalelor componente ale ambreiajului (arcuri de presiune, disc

de presiune, disc condus, arbore, elemente de fixare și de ghidare.4. Calculul și proiectarea sistemelor de acționare ale ambreiajului.

B: Materialul grafic va cuprinde:

1. Desen de ansamblu sumar al automobilului (trei vederi).2. Desen de ansamblu al ambreiajului (vedere laterală și secțiune longitudinală).

1. Alegerea și analiza unor modele similare de automobile in concordanță cu cerințele temei de proiect

1.1 Alegerea modelelor similare

În vederea proiectării unui nou tip de autovehicul, având în vedere datele impuse prin tema de proiectare ce particularizează autovehiculul din punct de vedere al destinației sau a performanțelor acestuia, o primă etapă constă în găsirea unui număr de modele similare, deja existente, ale căror caracteristici sunt asemănătoare autovehiculului ce se dorește a fi proiectat. În alegerea modelelor similare se ține seama de informații legate de parametrii constructivi, organizarea generala, capacitatea de încărcare, de organizarea transmisiei și dispunerea sistemului de tracțiune, tipul sistemului de direcție, suspensie, frânare, etc.

Alegerea modelelor similare se bazează pe o analiză comparativă avand ca date inițiale informațiile din tema de priect, iar printre parametrii ce se vor analiza se regăsesc: organizarea generală, dimensiunile geometrice, greutatea autovehiculului și repartizarea sa pe punți, parametrii energetici, dimensiunea anvelopelor, consumul mediu, etc.

1.2 Analiza particularităților constructive ale modelelor

similare considerate

Această analiză se va baza pe compararea unor particularităti constructive ale modelelor considerate similare precum: tipul suspensiei, amplasarea punții motoare, tipul sistemului de frânare, sisteme de siguranță, mărimea jantelor, dacă au sau nu roți jumelate la puntea din spate, etc.

TABELUL 1.1-Parametri particularitatilor constructive

Infinity G37

Coupe

Rolls Royce Phanto

m

Lotus Exige Cup

Jaguar XK 5.0

V8

Cadillac

CTS

BMW 118d Peugeot

407

Renault

Laguna

Hyundai Coupe

2.7

Alfa Romeo Brera

an apariţie 2010 2003 2010 2009 2008 2007 2008 2008 2006 2006

Timp de accelerare 0-100 km/h [s]

5.8 5.8 4.1 5.5 6.3 99.2 9.5 7.9 7.9

volum portbagaj [l]

275 395 112 264 344 370400 423 419 300

rezervor combustibil

[l]

80 100 44 71 68 51 60 66 55 70

Tip alimentare

Injectie indirecta

Injectie

indirecta

Injectie

directa

Injectie

directa

Injectie

directa

Injectie directa Injectie

directaInjectie indirecta

Injectie

directa

Injectie directa

număr supape pe cilindru

4 4 4 4 4 44 4 4 4

tip motorMAS MAS MAS MAS MAS MAC

DOHC

MAS ; DOHC

MAS ;

DOHC

MAC

DOHC

MAS

DOHC

Punte spate spate spate spate spate spate fata fata fata fata

motoare

Pneuri utilizate

225/50 R18 W245/45 R18 W

255/50 R21 106 Wsi 285/45 R21 109 W

195/50 R16

225/45 R17

245/40 R18 18

245/45 R19

195/55 R16 87

H215/55 R17 W

215/55 R17 W

Reper

215/50

215/45 R17

225/50 R17

Tip suspensie

Paralelogram

deformabil/arc

elicoidal

Paralelogram def/res

ort pneum

atic

Paralelogram deformabil/arc elicoida

l

Paralelogram deformabil/arc elicoida

l

Paralelogram deformabil

/arc elicoid

al

McPherson /arc elicoidal

Paralelogram/

arc elicoidal

ParalVel /arc

McPherson/arc

Element de

torsiune/arc

McPherson/arc

Para/arc

Paralelogram deformabil arc elicoid

al

Sisitem franare

Disc 310/

308

Disc 374 / 370

Disc ventilat

308 /288

Disc 325/

305

disc Disc

292/300

Disc ventilat

330 /disc 290

Disc ventilat

296 /disc 300

Disc ventilat

320 /disc 320

Disc 305 /278

Material bloc motor\

chiulasa

Al/Al Al/Al Al/Al Al/Al Fonta/Al

Al/AlAl/Al

Fonta/Al

Al/AlFonta/

Al

Dimensiune roti

fata/spate

7.5 x 18

/8.5 x18

8 x 21

/9.5 x 21

6.5 x16

/7.5 x17

8.5 x 18

/9.5 x18+

8.5 x 19

/8.5 x 19

6.5 x16

/6.5 x 16

7.5 x17

7.5 x17

8 x 19

8.5 x 19

7.5 x 17

7.5 x 17

GRAFICUL 1.1-Anul fabricatiei

Cele mai recente modele sunt cele de la Infinity G37 si Lotus Exige iar cel mai vechi model este Phantom.

Jaguar XK 5.0 V8 este fabricat in 2009 si apoi sunt 3 modelele din 2008.

Observaţii:

a)Toate modelele sunt alimentate prin injecţie: 3 prin metodă indirect iar 7 prin metodă direct.

b)Din punct de vedere al materialelor din care se construieste blocul motor si chiulasa,avem: -7” blocuri” din aluminiu si 3 din fontă

-toate chiulasele sunt fabricate din aluminiu

c)Tipul casetei de directie: cremalieră ( toate modelele )

d)Numărul de supape pe cilindru: 4 ( toate modelele )

GRAFICUL 1.2-Timpul de accelerare de la 0 la 100 km/h [s]

Cel mai bun timp îl are Lotus Exige Cup iar cel mai slab Renault Laguna cu 9.2 secunde.

Acest parametru contează foarte mult pentru a cresţe cota de piaţă .

GRAFICUL 1.3-Volum portbagaj [l]

Pe baza graficelor se deduce că cel mai mare volum al portbagajului se gaseşeste la Renault Laguna (423 l) iar cea mai mica valoare Lotus Exige Cup(112 l ).

Capacitate rezervor [l]:

Pe baza graficului se deduce ca cel mai mare rezervor îl are Rolls Royce Phantom 100 l iar cel mai mic este al modelului Lotus Exige Cup cu 44 l.

Valoarea medie a capacitatior este in jur de 60 l.

GRAFICUL 1.4-Capacitate rezervor [l]

1.3 Analiza principalilor parametrii dimensionali exteriori ale modelelor similare considerate

Principalii paramertri dimensionali de gabarit ce se vor studia în cadrul acestui capitol sunt: mărimea ampatamentului, lungimea, lățimea, înălțimea, ecartamentul, garda la sol. În vederea evidențierii parametrilor dimensionali aceasta se va realiza printr-o analiză comparativa iar fiecare criteriu va fi caracterizat de o valoare medie ce va fi luată drept referință în vederea proiectarii autovehiculului considerat.

TABELUL 1.2-Dimensiuni de gabarit

Infinity G37

Rolls Royce

Phantom

Lotus Exige Cup

Jaguar XK 5.0 V8

Cadillac CTS

BMW 118d

Peugeot

407

Renault

Laguna

Hyundai Coupe

2.7

Alfa Romeo Brera

ampatament [mm]

2850 3320 2300 2752 2880 2660 2725 2694 2530 2525

lungime [mm]

4655 5609 3797 4794 4808 4360 4815 4643 4395 4413

lăţime [mm]

1820 1987 1727 1892 1883 1748 1868 1812 1760 1830

înălţime [mm]

1395 1592 1163 1322 1442 1423 1399 1398 1330 1372

Ecartament fata-

spate[mm]

1545-1560

1687-1671

1457-1507

1560-1596

1570-1597

1484-1517

1579-1575

1548-1542

1490-1490

1579-1559

Graficul 1.1-Ampatamentul [mm]

Pe baza graficului de mai sus în care sunt afişate ampatamentele(reprezintă distanţa dintre axele geometrice verticale ale punţilor) autovehiculelor rezultă că majoritatea dimensiunilor se afla in intervalul 2500-3000 exceptie fiind Rolls Royce Phantom care este peste 3000 iar la extrema cealaltă se află Lotus Exige in intervalul(2000-2500).

GRAFICUL 1.4-Lungimea [mm] Din tabelul de mai sus se ajunge la concluzia ca automobilul cu cea mai mare lungime este Rolls Royce Phantom.Iar cea mai mica lungime o are Cadillac CTS,o altă valoare apropiată de aceasta este cea a lui Lotus Exige.Restul valorilor se situează in intervalul 4000-5000.

GRAFICUL 1.5-Latimea [mm]

Precedentul tabel are o caracteristică interesanta deoarece apar valori foarte apropiate situate in intervalul 1500-2000. Totuşi iese in evidenţa valoare de la marca Rolls Royce ca maximă iar minimă latimea automobilului Lotus.

Următorul grafic este făcut pe baza datelor de înaltime extrase din tabelul initial de cercetare . Se observă că valorile oscilează uşor in jurul înăltimii de 1400, excepţie fac Jaguar XK 5.0 V8 care are cea mai mare înaltime din tabel şi anume 1592 ,împreună cuLotus Exige Cup care este cea mai “joasă” din acest eşantion cu 1163. Ultimul grafic al acestui tabel este cel cu ecartamentul ,atat cel din puntea faţa cat si cel din puntea spate.Cel mai mare ecartament (puntea faţa şi puntea spate) este cel al lui Rolls Royce Phantom iar cele mai mici valori se inregistreaza la Lotus Exige.Cu observaţia că la automobilul Hyundai Coupé 2.7 are aceleaşi valori pentru ambele tipuri de ecartament.

GRAFICUL 1.6-Inaltimea [mm]

Graficul 1.7-Ecartamentul

1.4.Analiza parametrilor masici

Aceşti coeficienţi sunt foarte importanţi deoarece ei dezvăluie cu ce fel de automobil este automobilul analizat din punct de vedere al încarcarii maxime cu pasageri si bagaje,fapt ce ne ajută să putem face o analiză in caz de accident, sa fim atenti cât de multe bagaje punem, care sunt vitezele maxime de răsturnare si derapare etc..

Un alt aspect important este faptul că in aceşti coeficienţi se vede cu adevarat că fiecare component din alcătuirea automobilului are un aport la masa acestuia.TABELUL 1.3-Parametri masici

Infinity G37

Coupe

Rolls Royce

Phantom

Lotus Exige Cup

Jaguar XK 5.0 V8

Cadillac CTS

BMW 118d Peugeot

407

Renault

Laguna

Hyundai Coupe 2.7

Alfa Romeo Brera

masă proprie [kg]

1706 2565 955 1660 1780 12951600 1455 1324 1420

masa utila[kg]

350 485 210 365 580 465440 495 432 470

masa totala [kg]

2056 3050 1165 2025 2360 17602040 1950 1760 1890

Coeficientul sarcini utile[-]

4.874 5.288 4.547 4.547 3.068 2.7843.636 2.939 3.064 3.021

Se realizeaza un grafic cu masa proprie [kg] a autovehiculelor:- Masa proprie este masa automobilului complet echipat(gata de plecare) dar fara pasageri

si fara bagaje. Se analizează tabelul urmator din care rezultă:-Cea mai mare masa proprie o are Rolls Royce Phantom de departe fiind singurul peste 2000kg cu valoarea 2565kg

-Cea mai mica valoare o are Lotus Exige fiind sigura sub 1000kg cu valoarea de 955 kg .

GRAFICUL 1.8-Masa proprie [kg]

GRAFICUL 1.9-Masa utilă [kg]

Urmează masa utila care se referă la masa maximă care se poate încărca pe autovehicul atunci cand el are deja numărul maxim de pasageri la bord.

Din reprezentarea grafică reiese ca cel mai bun model din punct de vedere al capaciţatii de a cara bagaje grele este Cadillac CTS , acest lucru fiind posibil si datorită dimensiunilor sale , iar cel mai scazut nivel a masei utile este Lotus Exige.Apoi majoritatea se afla intre 400kg si 500kg exceptie fiind mărcile Infinity si Jaguar.

Urmează sa analizăm masa totala care este masa autovehiculului maxima posibilă încărcat cu bagaje si pasageri.Aceasta masă este suma maselor precedente.

GRAFICUL 1.10-Masa totală

Pe baza acestor grafice putem observa că cea mai mare masă totala este atribuită modelului Rolls Royce Phantom peste 3000kg iar cele mai mici mase se regăsesc la Lotus Exige putin peste 1000kg. Cele mai multe dintre modele se află intre 1500kg si 2000kg.

Urmează sa discutăm despre coeficientul sarcinii utile. Este utilizat pentru a şti cum se ultilizează diferite autovehicule când facem referire la încărcarea lor cu bagaje.

Este un coeficient care permite o comparare pe foarte multe tipuri de autovehicule.

Este dat de raportul dintre masa proprie si masa utila.

GRAFICUL 1.11-Coeficientul sarcinii utile

Din grafic rezultă următoarea discuţie: Rolls Royce cel mai mare și singurul peste valoarea 5, Infinity G37,Lotus Exige si Jaguar XK între 4 si 5 cu menţiunea ca ultimele doua au aceiaşi valoare ,Peugeot 407 este bine structurat intre 3 si 4 , Hyundai si Alfa Romeo se afla in jurul valorii 3 iar sub această valoare se află Renault Laguna alături de BMW 118d care are valoarea cea mai mică.

1.5.Analiza parametrilor energetici

TABELUL 1.4-Parametri energetici

Infinity G37

Coupe

Rolls Royce Phanto

m

Lotus Exige Cup

Jaguar XK

5.0 V8

Cadillac CTS

BMW 118d Peugeot

407

Renault

Laguna

Hyundai Coupe 2.7

Alfa Romeo Brera

Diametru x Cursa

[mm x mm]

95.5 x 86 92 x 84.6

82 x 85 92.5 x 93

94 x 85.6

84 x 9086 x 96 84 x 90

86.7 x 75

82 x 90.4

Număr cilindrii

6 in V 12 in V 4 in linie

8 in V 6 in V 4 in linie

4 în linie4 în linie

6 în V5 in linie

Capacitate cilindrică

[l]

3.696 6.749 1.796 5.000 3.564 1.3952.231 1.995 2.657 2.387

Raport de comprimare

[-]

11 11 11.5 11.5 11.4 16.510.8 15.7 16 17

Putere maximă

[KW]

235 la7000

[min-1]

338 la5350

[min-1]

191 la 9000[min-1]

283 la6500

[min-1]

2296400

[min-1]

105 la4000

[min-1]

1205875

[min-1]

1104000

[min-1]

123 6000

[min-1]

1544000[min-1]

Cuplu maxim [Nm]

360 5200

[min-1]

7203500

[min-1]

2356000

[min-1]

515 3500

[min-1]

3745200

[min-1]

3503800

[min-1]

220 4150

[min-1]

340 2000 [min-1]

245 4000 [min-1]

4004500[min-1]

Soluţie de organizare generală

Clasică Clasică clasică Clasică

Clasică Clasicătotul faţă

totul faţă

totul faţă

totul fată

Poziţionare motor

longitodinal

Long long long long long transversal

transv transvtransversal

Tipul cutiei de

viteze iNumarul de

trepte

Manuală6 trepte

Manuală6 trepte

Manuală

6 trepte

Automat6

trepte

Manuală

6 trepte

Manuală

6 trepteManuală6 trepte

Manuală

6 trepte

Manuală 6

trepte

Manuală

6 trepte

GRAFICUL 1.12-Parametrii cursa si diametru

Avem in prima rubrica a tabelului două dimensiuni ale tabelului diametrul alezajului pentru piston din blocul motor şi cursa pe care o face pistonul. Cu ajutorul lor putem determina care motor este suprapătratic sau subpătratic.

Se observă ca o singură valoare este sub 80 mm si anume cursa de la Hyundai Coupe.In rest toate valorile sunt in jurul valorii de 84 mm.O caracteristică foarte echilibrată în exemplu acesta este dată si de faptul că au viteze apropiate.

Numărul de cilindri este un subiect destul de interesant deoarece se va discuta si de aşezarea lor .Avem 4 cilindri în linie la 4 modele, la Alfa Romeo avem chiar 5 în linie , apoi urmează asezarea in V , cu 6 cilindri avem 3 modele ,unul singur cu 8 cilindri si unul singur cu 12cilindri.

Având in vedere asezarea motorului si “Solutia generala de oraganizare” avem 6 modele cu motorul aşezat longitudinal si soluţia clasică (motor fată tracţiune spate) iar celelalte modele au motorul dispus transversal si soluţia totul fată.

Având in vedere transmiterea momentului prin cutia de viteze aceasta este manuala cu 6 trepte în toate cele 10 cazuri discutate mai sus.

GRAFICUL 1.13-Capacitata cilindricaPe baza acestui desen rezultă ca cea mai mare capacitate cilindrica este cea a modelului Rolls Royce deoarece are 12 pistoane si capacitatea cilindrică este dată de cilindreea unitara înmultita cu numărul de cilindri. Iar cea mai mica este valoarea de la BMW 118d.

GRAFICUL 1.14-Raport de comprimare

Cel mai mic raport de comprimare este de 10.5 la 1 (Peugeot 407) iar cel mai mare este de 17 la 1 (Alfa Romeo Brera) foarte aproape BMW 118d cu 16.5 la 1. Infinity si Rolls Royce au aceiaşi valoare 11 la 1 si Lotus Exige si Jaguar XK la fel dar raportul lor de comprimare este 11.5 la 1 aproape fiind si Cadillac cu 11.4 la 1 .

GRAFICUL 1.15-Puterea maximă

Cea mai mare putere o are motorul Rolls Royce apoi e urmat de Infinity G37,Jaguar şi Cadillac apoi puterile scad până ajung la valoarea cea mai mică si anume a lui BMW 118d.

GRAFICUL 1.16-Momentul maximConcluzia: cea mai mare valoare o are motorul de Rolls Royce până la 720Nm urmat de Jaguar cu 515Nm iar cea mai mică valoare este cea dată de motorul automobilului Peugeot 407 cu 220Nm.

Analiza performanţelor dinamice şi de consum

TABELUL 1.5-Analiza performantelor dinamice si de consum

Infinity G37

Coupe

Rolls Royce

Phantom

Lotus Exige Cup

Jaguar XK 5.0

V8

Cadillac

CTS

BMW 118d

Peugeot

407

Renault

Laguna

Hyundai Coupe

2.7

Alfa Romeo Brera

coeficient de

rezistenţă la înaintare

0.32/

2.13/0.68

0.36/

2.74/0.99

0.434 0.33/-/- - 0.3

/2.1/0.6

3

0.3/

2.2/0.66

0.307

/2.15/0.

66

0.342/-/-

-/-/-

Emisii CO2

[g/km]

Poluare

248 377 199 264 288 119219

Euro 4144 250 179

Consum

(urban/mixt/

extraurban)

15.3

/10.6/7.9

23.5

/15.6/11.3

11.9/

8.5/6.5

17.1/

11.2/8

18.8/

12.3/8.5

5.4

/4.5/413.1

/9.2/6.9

7.3

/5.5/4.6

13.9

/9.9/7.6

9.2/

6.8/5.4

viteză maximă [km/h]

250 250 245 250 249 210222 210 220 231

GRAFICUL 1.17-Coeficientii forţelor resistive

Analizarea modelelor similare in functie de parametri:

-Cx/ suprafata frontală /coeficient de resistentă

Cea mai mare valoare a lui Cx este cea de la Lotus Exige , celelalte valori sunt dispuse in jurul valorii de 0.3.

Iar la valoarea suprafetei frontale [mXm] este cea mai mare la Rolls Royce,restul valorilor sunt apropiate valorii de 2.15.

GRAFICUL 1.18-Emisii de CO2 [g/km]

Analizând graficul 1.18 se poate concluziona : Cea mai “poluantă “ maşina este Rolls Royce , majoritatea oscilează in jurul valorii 200 ,iar restul in jurul valorii de 150 , mai puţin minima de 119 de la BMW 118d.

GRAFICUL 1.19-Consumul de combustibil [l/100 km]

Având in vedere observaţiile ce reies din grafic,rezultă pentru consumul urban,mixt şi extraurban:

Maximul este la Phantom iar minimul este la modelul BMW 118.

In general modelele Infinity ,Lotus, Cadillac şi Hyundai au un consum destul de mare pe când modelele Renault Laguna şi Alfa Romeo Brera sunt mai economice.

GRAFICUL 1.20-Viteza maximă atinsa de automobil [km/h]

Pornind de la tema indicată: Viteza maximă de 220km/h şi cu o abatere de 12% in ambele sensuri, avem intervalul 207-253km/h.Toate modelele similare se incadrează in acest interval.

Valoarea maximă de 250km/h este atinsă de 3 modele Infinity G37,Rolls Royce Phantom şi Jaguar XK 5.0 V8 urmate foarte aproape de Cadillac CTS cu viteza maximă 249 km/h.

Valoarea cea mai mică de 210km/h este cea a următoarelor automobile BMW 118d şi Renault Laguna.

1.6 Stabilirea modelului de referinţă

După redactarea capitolelor anterioare şi pe baza datelor din tabele, şi ţinând cont

de tema atribuită , se alege automobilul Renault Laguna varianta coupé, deoarece este un model care se “apropie” cel mai mult de media tuturor modelelor. Dupa cum urmeaza:

-emite 144 CO2 g/km (media este 232.7 CO2 g/km ) asta înseamnnă că automobilul

este intr-o poziţie foarte bună din punct de vedere al protecţiei mediului.

-consum de combustibil urban 7.3 l/100km (media este 11.8 l/100 km), mixt 5.5 l/100 km (media este 9.41 l/100 km) iar extraurban consumă 4.6 l/100 km (media este 7.07 l/100km)

Reiese ca are un mare avantaj din punct de vedere al economicitatii.

-volum al rezervorului 66 l iar media este de 66.6 .Volumul rezervorului nu este departe de medie dar consumul redus ii ofera o autonomie peste medie.

-volum al portbagajului 423 l iar media 340,5 are buna capacitate de stocare.

-este fabricat in 2008 iar media este 2007, rezulta ca nu este un model depasit din acest punct de vedere.