Dolphin Sky : videreutvikling av understell og styring for bakkemodul

Abstract

I dagens samfunn er dei fleste avhengig av ein form for transportmiddel og for ganske mange er dette ein privatbil som nyttast både til butikken, til arbeid og til frisøren. Dei fleste av oss køyrer til stadigheit rundt med eitt eller fleire ledige seter og drar rundt på mykje meir volum og vekt enn det som er nødvendig. Det førar til auka drivstoff-forbruk og klimagassutslepp. Med stadig aukande folketal og fortetting i byområde er det nødvendig å endre på kor mykje daudvekt kvar sjåfør tar med seg. Det er her Dolphin Sky kjem inn; eit lite køyretøy med plass til sjåfør og bagasje eller passasjer, som utviklast på NMBU. Det er greidd ut ei drivline for elektrisk drift og bakhjuls-oppheng, men mangla ramme, forhjulsoppheng og styring. Målet med oppgåva var å utgreie, utvikle og konstruere ein ramme- og styringsløysing for understellet til Dolphin Sky, ein trehjula bil med eitt styrande hjul framme. Målet skulle oppnåast ved å gjennomføre dei fire fasane i ei utviklingsoppgåve: • Utgreiingsfasen, som består av ei bakgrunnsutgreiing, prosjektplanlegging og avgrensing, gjennomgang av relevant teori og teknologi, undersøking av relevante løysingar og tidlegare arbeid og bestemme produktspesifikasjonar. • Utviklingsfasen, som består av funksjonsanalyse, utgreiing av løysingsalternativ og val av løysing gjennom eigenscreening og bruk av seleksjonsmatriser. • Analysefasen, som består av berekningar og dimensjonering, 3D-modellering og optimering gjennom FEM-analyser, materialval og økonomiske vurderingar. • Og ferdigstillingsfasen, som består av sluttarkitektur, produksjonstilvisingar, tekniske anbefalingar og rapportering. Oppgåva vart gjennomført ved å nytte programvarer som Microsoft Word, SolidWorks og Granta EduPack. Gjennom heile prosessen vart det nytta metodikkar for produktutvikling og kvalitetssikring, slik som IPD, Pugh og SCAMPER. Det vart undersøkt relevant teori, teknologi og metodikk. Deriblant rammeoppbygging og styresystem på køyretøy og teori om køyretøydynamikk og køyretøysgeometri. Tidlegare oppgåver på konseptet og liknande produkt vart undersøkt og nytta til å setje opp ein produktspesifikasjon, med produktmål og metriske spesifikasjonar. Deretter vart det satt opp ei funksjonsanalyse for å bestemme kva for nokre delar som var nødvendig og kva funksjon dei skulle og kunne ha. Den tidlegare undersøkte teori og teknologien vart nytta til å setje opp løysingsalternativ som vart poengsatt etter produktmåla og satt saman til ei heilskapleg løysing for vidare utvikling. Teorien og spesifikasjonane vart nytta i lag til å setje opp situasjonar for produktets belastningar, finne krefter og spenningar, og berekne dei nødvendige dimensjonane i konstruksjonen med omsyn til material- og profilval. Resultatet vart eit lågbygd understell med ei svak, ledda knekkstyring som nyttar ein styresnekke-inspirert tannhjuls-kasse for å svinge. Utvekslinga i kassen er 1:20. Materialet er stål av kvalitet S235. Forhjulsopphenget består av ein øvre og ein nedre bærebru. Den nedre bærebrua er forma som ein liggande sykkelgaffel, men utan fjøringa. Fjøringa har her tatt form av ein kombinert fjør og dempar som sit montert mellom den øvre og den nedre bærebrua. Bærebruene er montert til kvarandre med boltar og den nedre kan rotere om innfestingspunktet for å overføre krefter til demparen. Ramma er satt saman av rundstål og utgjer eit smalt skjelett med 4 bjelkar liggande sentralt framover i ein firkant, to nede og to oppe. Bakarst er dei 4 bjelkane blitt til to kvadrat oppå kvarandre, som er festa til dei framovervenda bjelkane. Det er laga meir plass bak i kvadratet til ei seinare implementering av ei lita turbinmotor for hybriddrift. Fremst på ramma er det ei plate med eit hol i. Der koplast ramma og forhjulsopphenget saman. Gjennom hòlet går ein bolt med eit kvart tannhjul på toppen. Denne bolten går gjennom eit lager i ramma og skrus fast i den nedre bærebrua. Heile forpartiet svingar ved hjelp av denne bolten. Når rattet vris, går tannhjula i kassa rundt og vrir bolten rundt. Heile løysinga veg omtrent 225 kg utan hjul og er 2,56 m lang og 1,56 m brei. Etter at løysinga var modellert vart det henta inn ekstern input frå fagmiljøet hjå REALTEK og gjennomført nokre FEM-analysar for å verifisera dimensjoneringane og stadfeste robustheit. Vidare kan det arbeidast med å utgreie og berekne samanføyingar, utføre ytterlegare berekningar på den konkrete løysingsutforminga, utgreie og dimensjonere bremsesystem, utføre utmattingsberekningar og ytterlegare FEM-analysar. Til slutt kan det utgreiast saman-kopling til den modulære førarkupeen og tilverkast ein prototype.

In today’s society, most people are dependent on some form of transportation and for quite a few, this is their private car, which is used to get to the store, to work and to the hairdresser. Most of us constantly drive around in our cars with one or more available seats and travel around with much more weight and volume than is necessary. This leads to increased fuel consumption and greenhouse gas emissions. With ever-increasing population and densification in urban areas, it is necessary to lower the amount of dead weight that each driver takes with them. Enter Dolphin Sky; a small vehicle with space for the driver and luggage or passengers, in development at NMBU. A driveline has been studied and developed for electrical operation, as well as the rear suspension, but it is lacking a frame, front suspension, and steering. The aim of the project was to devise, develop and construct a frame and steering solution for the chassis of Dolphin Sky, a three-wheeled car with one steering wheel at the front. The goal was to be achieved by completing the four phases in a development thesis: • The investigation phase, which consist of a background assessment, project planning and limitation, review of relevant theory and technology, review of relevant solutions and previous work and determining product specifications. • The development phase, which consist of function analysis, assessment of solution alternatives and the choice of a solution through in-house screening and the use of selection matrices. • The analysis phase, which consist of calculations and dimensioning, 3D modelling and optimization through FEM analyses, material selection and economic assessments. • And the completion phase, which consists of final architecture, production references, technical recommendations, and reporting.