1. .Eksploatacioni uslovi automobila obuhvataju transportne, putne i klimatske uslove.3.1.1.Transportni uslovi

Automobil predstavlja sredstvo masovnog prevoza putnika. Moe se uoiti da u sluaju automobila transportni uslovi nemaju znaaj kao kod drugih transportnih sredstava (teretna vozila, autobusi), jer je izmena putnika manja (osim kod taksi vozila). Iskustvo govori da se u naim uslovima automobil najee koristi za prevoz dva putnika.3.1.2. Putni uslovi

Putni uslovi su veoma znaajni za projektovanje automobila. Zbog toga e o njima biti vise rei.

Definisani su sledeim faktorima:

- konfiguracija terena (ravniarski, brdski, planinski uslovi),

- elementi podunog i poprenog profila puta (maksimalna veliina uspona-pada, odnosno njihov broj sa duinama deonica, radijusi horizontalnih i vertikalnih krivina, irina kolovoza, broj saobraajnih traka i dr.),

- nosivost mostova i drugih objekata,

- oprema puta,

- hrapavost kolovozne povrine (asfaltno-betonski, betonski, tucanik, turska kaldrma, zemljani i modernizovani tj. sa smanjenom hrapavou),

- intenzitet saobraajnog toka (prosean godinji, dnevni, asovni protok, neravnomernost saobraajnog toka po asovima u toku dana, po danima u toku nedelje i po mesecima u toku godine, struktura i vrsta saobraajnog toka tj. da li je gradski, tranzitni i td.).

3.1.3. Klimatski uslovi

Klimatska zona utie na eksploatacione uslove automobila. To se, posebno, ogleda u graninim vrednostima temperatura vazduha i atmosferskih padavina.

2. .

Pod koncepcijom putnikog automobila podrazumevamo njegovo konstruktivno izvoenje sa aspekta vrste korienog pogonskog agregata, transmisije, agregata i sistema i meusobnog poloaja motora u odnosu na asiju.6.1.1. Najee koriene koncepcije automobila

Postoji saglasnost da sa aspekta poloaja motora i pogonskih tokova, u odnosu na karoseriju, razlikujemo tri osnovne koncepcije automobila. One imaju i svoje podvarijante.

- pogonski agregat napred - pogonski most pozadi (slika 6.7. a);

- pogonski agregat napred pogonski most napred (slika 6.7.b) i

- pogonski agregat nazad, pogonski most zadnji (slika 6.7. c).6.1.2. Usvajanje koncepcije automobila

Na osnovu predhodnih analiza, moe se zakljuiti da oblik i osnovne dimenzije, za unapred utvrenu klasu i kategoriju automobila predstavlja kompromisno reenje velikog broja faktora kao to su: voza i putnici (sedite, vidljivost, udobnost korienja...), prodajna cena, proizvodne mogunosti, konkurentna vozila i perspektivni razvoj, zahtevi aerodinamike, zakonske odredbe, pogodnost za tehniko opsluivanje i opravke [5-16]. Zbog toga se, u praksi, kod automobila nie i srednje klase koristi koncepcija: motor napred, pogon napred, kod automobila viih klasa klasina ema: motor napred - pogon nazad, dok se kod automobila poveane prohodnosti, najee, koristi ema motor napred pogon na svim tokovima. Naravno, dilema oko izbora koncepcije je, obino, reena marketinkim istraivanjem trita, jer ono definie osnovne zahteve koje treba ispuniti pri projektovanju automobila.3. .

6.3.1. Osno rastojanje

Osno rastojanje je veoma znaajan parametar pri projektovanju automobila. Ono se u praksi usvaja iz uslova smetaja putnika po duini automobila, na osnovu analogije sa ve izvedenim reenjima, ili iz uslova promena reakcija tla na prednjoj osovini za optereeno-rastereeno stanje. Pretpostaviemo da smo jo u izradi projektnog zadatka, priblino, definisali masu automobila spremnog za vonju sopstvenu masu automobila (na osnovu analogije sa slinim vozilima, statistikih podataka i sl.), a radi daljih analiza, posmatrae se slika 6.20., za sluaj da je prtljani prostor smeten u zadnjem delu automobila. Na njoj su koriene oznake:

G1, G2, Gs, Gp - teine putnika na prednjim i zadnjem seditu, teina automobila spremnog za vonju i teina prtljaga, respektivno (proizvod odgovarajuih masa i ubrzanja zemljine tee),

Z1 i Z2 - reakcija prednje i zadnje osovine, respektivno,

a1, as, a2, L, ap - poloaj putnika na prednjim seditima, poloaj teita automobile\ spremnog za vonju, poloaj putnika na zadnjim seditima, osno rastojanje i poloaj prtljaga, respektivno (sve kote su definisane od prednje osovine).

Na osnovu momentne jednaine za taku B, imamo:

odakle posle sreivanja dobijamo prednju reakciju tla za optereeni automobil:

Kod neoptereenog automobila, teine putnika na prednjim i zadnjem seditu i prtljaga su jednake nuli pa na osnovu izraza (6.1), dobijamo statiku reakciju automobila spremnog za vonju:

Pretpostaviemo da se promene prednje reakcije tla usled promene optereenja mogu izraziti u obliku:

Na osnovu izraza (6.1 - 6.4) moe se konano izraunati osno rastojanje za sluaj da se prtljag nalazi pozadi (motor je napred):

Radi odreivanja osnog rastojanja za sluaj da je prtljag smeten napred (motor pozadi), posmatraemo sliku 6.21.

Po istom postupku, kao i u prethodnom sluaju, moe se izvesti izraz za osno rastojanje.

Meutim, posmatrajui slike 6.20. i 6.21., kao i izraz (6.5), moe se uoiti da je potrebno

zameniti ap=-lp , pa se dobija:

Imajui u vidu izraunatu minimalnu duinu putnikog prostora, priblino se moe usvojiti da je osno rastojanje:

gde su: Lmin minimalna duina putnikog prostora, d - prenik toka, k dodatak za debljine blatobrana i procenjenu duinu motora i agregata iji gabariti ne bi smeli degradirati putniki prostor.

6.3.2. Izbor tragova tokova

Tragovi tokova automobila se, u praksi, najee usvajaju na osnovu analognih reenja, ili iz uslova maksimalne irine, odnosno mogunosti smetaja agregata. Imajui u vidu da bona stabilnost zavisi od tragova tokova, ocenjuje se korisnim da se u fazi izrade projektnog zadatka i idejnog projekta, tragovi tokova definiu iz uslova stabilnosti automobila. Zbog toga emo posmatrati sliku 6.22. na kojoj je dat prikaz sila koje deluju na automobil pri njegovom kretanju konstantnom brzinom po krugu konstantnog poluprenika.

Oigledno je da automobil moe izgubiti stabilnost usled bonog klizanja i prevrtanja. Kako su analize iz [9,10,41] pokazale da klizanje ne zavisi od tragova tokova, taj uslov se ne moe koristiti.

Prevrtanje automobila, u datim uslovima kretanja, nastaje kada je ispunjen uslov:

Na osnovu izraza (6.8) moe se zakljuiti da do prevrtanja nee doi, bez obzira na uslove kretanja, ako je ispunjen uslov:

Imajui u vidu izraz (6.9), mogunost ugradnje agregata i izvedena reenja analognih automobila, treba usvojiti tragove prednjih i zadnjih tokova.

6.3.3. Definisanje visine automobila

Visina automobila mora da bude u tesnoj vezi sa potrebnom minimalnom visinom putnikog prostora, mogunou ulaska i izlaska putnika [21,43] i potrebnim klirensom. Orijentaciono se moe usvojiti da je gabaritna visina:

gde su: Hmin visina putnikog prostora, rs statiki poluprenik toka, koji se u ovoj fazi projektovanja mora usvojiti po analogiji sa slinim modelima automobila.

6.3.4. Usvajanje orijentacionih vrednosti gabarita automobila

Na osnovu usvojene vrednosti osnog rastojanja, moe se priblino definisati gabaritna duina automobila. Zbog toga e se posmatrati slika 6.23. [11,12], na kojoj su prikazane statistike zavisnosti gabaritne duine od osnog rastojanja automobila, dobijene analizom postojeih modela automobila na svetskom tritu.

Slika 6.23. omoguava priblino definisanje gabaritne duine u zavisnosti od osnog rastojanja automobila.

Imajui u vidu da je za analizu aerodinamike automobila potrebno poznavati njegovu eonu povrinu, ona se moe izraunati na osnovu empirijskih podataka i usvojene irine i visine:

4. .

U odnosu na vrstu korienog pogonskog agregata, razlikujemo koncepcije sa [40]:

- motorima sa unutranjim sagorevanjem (pre svih Oto i Dizel, a ree Wankel i Stirling),

- gasnim turbinama i

- elektromotorom.

Koncepcija automobila sa gasnim turbinama zahteva vei prostor nego u sluaju korienja motora sa unutranjim sagorevanjem. Pri tome se turbina, najee, smeta u zadnji, ili srednji deo automobila, a pogonski tokovi su obino zadnji.

Imajui u vidu potrebu za zatitom okoline, posebno u velikim gradskim sredinama, primenu nalaze i automobili na elektrini pogon. Po definiciji, u irem smislu, pod elektrinim pogonom podrazumevamo automobile koji imaju elektromotore kao pogonske agregate. Ovde spadaju automobili sa baterijskim i hibridnim, a takoe i oni sa gorivim elijama.

Na kraju treba ukazati da postoje i reenja automobila sa tzv. hibridnim pogonom. Ovi automobili imaju kombinaciju motora sa unutranjim sagorevanjem i elektro motora. Pri tome se elektromotor, ukljuuje u gradskim uslovima. Radi ilustracije, na slici 6.6. prikazana je ema ove koncepcije.

Motor napred, pogon napred

Motor napred, pogon pozadi

Motor pozadi, pogon pozadi

Pogon na svim tockovima

5.

7.1.1. Definisanje parametara za izbor motora

Pri izboru konkretnog tipa motora, pored brzinskih karaktersitika, moraju se analizirati i:

- gabariti,

- pogodnost ugradnje,

- vek trajanja i pouzdanost,

- lakoa odravanja,

- ekoloki parametri,

- ekonominost potronje goriva,

- uravnoteenost inercijalnih sila i momenata,

- ravnomernost rada,

- prostor za smetaj i ugradnju, pogodnost pristupa pomonim agregatima i minimalnim dimenzijama gabarita,

- manja masa sa poveanom krutou bloka, kartera, kouljica, kolenastog vratila i leita,

- nain hlaenja-vodom ili vazduhom,

- mogunost izrade i obrade delova, njihov materijal,

- eljeni odnos hoda klipa i njegovog prenika - tendencija su kratkohodi motori,

- mogunou kasnije nadgradnje i sl.Proveru da li smo izabrali odgovarajuci motor (dizel ili benzinski), mozemo izvrsiti sa aspekta snage i obrtnog momenta u funkciji osnog rastojanja i mase automobila spremnog za voznju. Time se moze izvrsiti i provera brojeva obrtaja pri maksimalnoj snazi i maksimalnom obrtnom momentu.6. - transmisija7.3. Izbor parametara transmisije

Zadatak transmisije je da prenese mehaniku energiju na pogonske tokove, gde se, kao rezultat uzajamnog dejstva tokova i tla, javlja tangencijalna sila koja dovodi do kretanja automobila. U transmisiji se vri transformacija obrtnog momenta i promena brzine obrtanja vratila, a od nje se zahteva: visoka pouzdanost i mali gubici energije (visok stepen iskorienja), funkcionalnost, mala masa i gabariti, lako upravljanje sa mogunostima blokiranja tokova, povoljni parametric prohodnosti, mala buka i vibracije, lako odravanje i opsluivanje i sl.Struktura prenosnika snage:

Glavna spojnica

Menjacki prenosnik

Zglobni prenosnik

Pogonski kretaci (tockovi, gusenice)Prema tipu prenosnog mehanizma, spojnice mogu biti: mehanicke, hidraulicke, kombinovane.Osnovni zadatak menjackog prenosnika je da pri prenosu snage izvrsi promenu njenih parametara, dovodeci ih na nivoe koji odgovaraju otporima koje treba da savladaju kretaci, omogucavaju sto bolje ostvarenje vucnih karakteristika vozila. Postoje: mehaniki, hidrauliki, elektrini i kombinovani.Zglobni prenosnici su jedna posebna vrsta mehanizama koji omogucavaju prenoenje obrtnog momenta i u slucaju kada vratila, koja se ovim prenosnicima povezuju, zauzimaju prostorni ugao koji moe da se menja u toku vremena. Postoje: otvoreni i zatvoreni prenosnici.Kod automobila primenu nalaze asinhroni i sinhroni kardanski prenosnici . Saglasno usvojenoj

koncepciji automobila, usvaja se i koncepcija kardanskog prenosa. Treba teiti to manjem broju kardanskih vratila zato se kod savremenih automobila najee primenjuje kardanski prenos sa samo jednim vratilom, sa uglovima lomljenja manjim od 56.Pri izboru pneumatika i tokova u fazi projektovanja automobila, treba imati u vidu koje se

karakteristike od njih oekuju. Od pneumatika se zahteva mogunost podnoenja velikih brzina, visoka pouzdanost, relativno dug vek trajanja, velika udobnost, dobre bone karakteristike, mali otpor kotrljanja, otpornost na poveane temperature i td.

7. - karoserija

8.5. Izbor parametara karoserije

Karoserija putnikog automobila, kao nosea konstrukcija, jedan je od vanijih sistema automobila i veoma je bitna za njegovo dobro funkcionisanje. Njen osnovni zadatak je da objedini i povee sve sisteme i sklopove automobila u jednu celinu, na tano definisanom meusobnom rastojanju kako bi im se omoguio nesmetani rad, da istovremeno moe da primi i prenese sva optereenja koja deluju na nju u toku eksploatacije. U normalnim uslovima eksploatacije na karoseriju deluju: teine svih delova i sklopova, teina putnika i prtljaga, sile koje se prenose od neravnina na podlozi, sile od upravljanja automobilom, sile inercije koje nastaju pri oscilovanju, sile koje nastaju pri ubrzavanju i usporavanju (koenju) automobila, sile otpora i td. Postoje: nenosea, polunosea i samonosea karoserija.8.5.1.Osnovne dimenzije karoserije

Dimenzije karoserije zavise od klase, usvojene koncepcije automobila, stila, potrebnog prostora za smetaj putnika i prtljaga i sl. Kako je problem izbora koncepcije automobila i prostora za putnike razmotren u 6.0., ovde o tome nee biti rei. Definisanje potrebnih dimenzija karoserije je regulisano meunarodnim i nacionalnim standardima [40,74], ali se ovde ocenjuje celishodnim da se prikau najznaajnije dimenzije karoserije.

8.5.2. Osnovni zahtevi

Osnovni zahtevi koji se postavljaju pred noseu konstrukciju su: da sa minimalnom masom obezbedi vek trajanja koji je jednak projektovanom veku automobila, da svojom krutou obezbeuje normalne uslove rada svih ostalih agregata, lak i bezbedan ulaz, izlaz i prevoz putnika, njihov smetaj uz zadovoljenje komfora i sve stroijih ergonomskih zahteva i td. Pored ovih zahteva, nosea konstrukcija kao sastavni deo karoserije, mora da zadovolji i niz zahteva upogledu: aktivne i pasivne bezbednosti, pouzdanosti za servisiranje, odravanje i popravke, aerodinamikih karakteristika, zatite od korozije i dr.

8. .Uporedo sa postavljanjem tehnikih zahteva, vri se i idejno projektovanje automobila. Idejni projekat nije samo dokument koji prati projektne zahteve, ve i glavni dokument za naredne faze projektovanja.

Tokom procesa projektovanja, projektant reava veliki broj zadataka, iji je rezultat sklopni crte automobila, u razmeri koja obezbeuje potrebnu tanost. Promaaji u izradi idejnog projekta obavezno dovode do komplikacija koje se moraju reavati u kasnijim fazama projektovanja, to znaajno poskupljuje projekat. Da bi se mogunost javljanja konceptualnih greaka sveo na minimum, potrebno je razmotriti vie varijanata reenja.

Dugo je traena mogunost za olakavanje pripremnih radnji za izradu idejnog projekta. Iskustvo pokazuje da treba uiniti napore da se to je mogue preciznije definie to vei broj opredeljujuih parametara automobila, koji kasnije nee pretrpeti nikakve promene.

Kao ilustraciju, nabrojaemo neke osnovne opredeljujue parametre:

- gabaritne dimenzije,

- zazori izmeu meusobno pokretnih masa,

- parametri prohodnost (radijusi, klirens),

- zazori izmeu pojedinih podsistema automobila,

- eljena masa automobila i sl.

Preporuuje sa da se pre poetka izrade idejnog projekta preliminarno definiu potrebni prostori za smetaj putnika, kao i priblian raspored agregata.

Zbog velikih dimenzija automobila, uobiajeno je da se idejni projekat radi sa umanjivanjem. Praksa je pokazala da je najpogodnija razmera za izradu idejnog projekta 1:5 ili 1:10, jer su tada mogunosti pojave greaka manje.

Poeljno je da se proces izrade idejnog projekta zapone sa poznatim reenjima, a da se kasnije koriste i ona originalnija [21]. Pre poetka izrade prve faze idejnog projekta, preliminarno se definiu parametri prohodnosti (poduni, popreni) [2,5,13,21], kao to je to za podune parameter.1. Prva faza projektovanja, najee, poinje utvrivanjem poloaja motora. Pri tome se mora voditi rauna o poloaju motora u odnosu na karoseriju i tlo, posebno sa aspekta mogunosti odravanja i ostvarivanja eljenih parametara prohodnosti. Njegov poloaj po duini mora biti takav da u sluaju smetaja u prednji deo automobila, omogui ugradnju elemenata sistema za upravljanje. Poloaj motora po visini mora da obezbedi traene parametre prohodnosti automobila.

2. Zatim se odreuje rastojanje od pregradnog zida karoserije do hladnjaka, vodei rauna o neophodnom prostoru za ugradnju drugih ureaja, kao i o neophodnim zazorima. Obino se usvaja minimalni zazor od 15 (mm).

U zavisnosti od usvojene koncepcije automobila, istovremeno se reava i problem oslanjanja pogonske grupe. Pri tome se mogu koristiti klasini gumeno-metalni, hidrauliki oslonci, ili, aktivino oslanjanje

Iskustvo pokazuje da je, posle definisanja ugradnje pogonske grupe, poeljno naneti na crte osno rastojanje i definisati poloaje tokova koji zavise od putnikog prostora i rasporeda agregata.

Poloaj prednjih tokova je ogranien raspodelom nonih komandi, a zadnjih udobnou sedenja putnika na zadnjem seditu.

Da bi se nastavila dalja izrada projekta, potrebno je definisati minimalnu visinu, duinu i irinu prostora za putnike.

irina automobila, definie se na osnovu potrebnog prostora za smetaj putnika na zadnjem seditu.

Tokom izrade idejnog projekta, pored uglova vidljivosti, o kojima je bilo rei, treba obratiti panju i na i na vidljivost kroz zadnje, odnosno bona stakla.

3. Dalja razrada unutranjeg prostora automobila se vri u treoj fazi projekta.

Problemu ulaska i izlaska iz automobila se mora pokloniti panja u toku projektovanja. Na sl. 9.15. su naznaene osnovne dimenzije i kritine take na koje projektant putnikog automobila obraa posebnu panju. To su pre svega: 1 - dubina poda ispod instrument table, 2 - visina otvora vrata (iznad sedita), 3 - irina otvora vrata, 4 - visina sedita i 5 - visina praga.

4. Pre zavrne faze izrade idejnog projekta, definiu se prostori za rezervni toak i prtljag. Primer etvrte faze izrade idejnog projekta je prikazan na slici 9.19. Treba uoiti da se u ovoj fazi konano definie spoljanji stil i oblik automobila, a to predstavlja osnovu za dalji rad na projektovanju karoserije i drugih agregata.