Berechnung der Vorderradaufhängung. Kunststoffverbunden in ANSYS Composite PrepPost

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1 Berechnung der Vorderradaufhängung eines Elektrorollers aus Faser- Kunststoffverbunden in ANSYS Composite PrepPost Michael Spahr, B.Eng. Betreuer: Prof. Dr. Thomas Sandner

2 Agenda 1. Das Projekt OhmRacer 2. Konzeptfindung 3. Konstruktionsmodell der Vorderradaufhängung 4. Festigkeitsnachweis der Blattfeder 5. Festigkeitsnachweis des Schwingenarms Michael Spahr, B.Eng. 2 / 25

3 1. Das Projekt OhmRacer Michael Spahr, B.Eng. 3 / 25

4 Projektstart im März 2008 Ziele: Eigener Antrieb optisch ansprechendes Design Leichtbau Michael Spahr, B.Eng. 4 / 25

5 Technische Daten: Leergewicht 10 kg Nutzlast 100 kg Höchstgeschwindigkeit 30 km/h Federweg ca. 40 mm Radstand 1000 mm Lenkerhöhe ca. 900 mm Michael Spahr, B.Eng. 5 / 25

6 2. Konzeptfindung Michael Spahr, B.Eng. 6 / 25

7 Blattgefederte Einarmschwinge Doppelseitiger Federdämpfer Zentraler Einholm-Schwinger Einseitiger Federdämpfer Urethangedämpfte Parallelogramm-Mechanik Achsschenkellenkung Radnabenlenkung Michael Spahr, B.Eng. 7 / 25

8 3. Konstruktionsmodell der Vorderradaufhängung Michael Spahr, B.Eng. 8 / 25

9 Blattgefederte Einarmschwinge Einarmschwinge aus CFK GFK-Blattfeder Hülsen und Achsen aus Aluminium Platzsparende Feder- /Dämpferanordnung Michael Spahr, B.Eng. 9 / 25

10 Einzelkomponenten des Schwingenarms Geteilter Schaumkern Biegeversteifung Krafteinleitung über Alu- Hülsen Michael Spahr, B.Eng. 10 / 25

11 Einzelkomponenten des Lenkeranschlusses Geteilter Schaumkern Biegeversteifung Lagersitz aus Alu Lenkeraufnahmeaus Stahl Michael Spahr, B.Eng. 11 / 25

12 Lagenaufbau der Blattfeder Prinzip der Parabelfeder Generierung des max. Federwegs Mechanisch sinnvolle Schichtreihenfolge Michael Spahr, B.Eng. 12 / 25

13 4. Festigkeitsnachweis der Blattfeder Michael Spahr, B.Eng. 13 / 25

14 Technische Daten der Feder Max. Federkraft 1850 N Federweg 35 mm Spannweite ca. 140 mm 29 Einzelschichten Michael Spahr, B.Eng. 14 / 25

15 Kennwerte der GFK-Einzelschicht Faserwinkel 0 Faservolumenanteil 50 % E ll = N/mm² R ll- = 750 N/mm² Michael Spahr, B.Eng. 15 / 25

16 Faserspannung der äußeren Schicht max. Druckspannung 490 MPa zul. Druckspannung 750 MPa Michael Spahr, B.Eng. 16 / 25

17 Lineare Schadensakkumulation nach Miner und Palmgren Quelle: Journal of Composite Materials 2009; 43 Michael Spahr, B.Eng. 17 / 25

18 5. Festigkeitsnachweis des Schwingenarms Michael Spahr, B.Eng. 18 / 25

19 Lagenaufbau des Schwingenarms Gewebe 245 g/m² Grundstabilität für weiteren Schichtaufbau UD-Bänder (Gelege) 125 g/m² Aufnahme von Torsions-und Biegespannungen Michael Spahr, B.Eng. 19 / 25

20 Aufnahme von Biege-/Normalspannungen Michael Spahr, B.Eng. 20 / 25

21 Aufnahme von Torsions-/Schubspannungen Michael Spahr, B.Eng. 21 / 25

22 Technische Daten des Schwingenarms Torsionsmoment 128 Nm Biegemoment 125 Nm Gesamtlänge 250 mm 38 Einzelschichten Michael Spahr, B.Eng. 22 / 25

23 Michael Spahr, B.Eng. 23 / 25

24 Michael Spahr, B.Eng. 24 / 25

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Michael Spahr, B.Eng. 25 / 25

26 Michael Spahr, B.Eng. 26 / 25

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