Titelaufnahme

Titel
Formula Student – Entwicklung einer multimaterialen Antriebswelle
Weitere Titel
Formula Student – development of a multi materials drive shaft
AutorInnenPirghie, Cristian
GutachterKronberger, Florian
Erschienen2016
Datum der AbgabeMai 2016
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Formula Student / Konstruktionswettbewerb / Herausforderung / multimaterialen Antriebswelle / heutigen / Anforderungen / keinen Punkten nachstehen / Gewichtsersparungspotential / Fahrsicherheit / gute Materialeigenschaften / Elastizität / Festigkeit / übertragenden Kräfte / Auslegungskriterien / Drehmoment / Verbundwerkstoffen / Gewichtsoptimierung / bedeutendes Thema / Sicherheitsanforderungen
Schlagwörter (EN)Formula Student / construction contest / main challenge / multi materials drive shaft / contemporary / requirements / current state technique / weight optimization / driving safety / good material properties / elastic force / stability / layout criteria / torque / sandwich materials / important issue / safety requirements
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die Formula Student ist ein weltweiter Konstruktionswettbewerb von Studierenden. Das Ziel ist es, einen Rennwagen nach dem Reglement der Formula SAE international zu konstruieren und fertigen. In Folge dessen, treten die Rennboliden bei diversen Rennevents gegeneinander an.

Als Ziel bzw. Herausforderung wurde die Entwicklung einer multimaterialen Antriebswelle gesetzt, die den Anforderungen der heutigen verbauten und zum einsatzkommenden Wellen gerecht werden soll und in keinen Punkten nachstehen sollte. Besonderes Augenmerk wird auf die Entwicklung und Konstruktion dieser Antriebswelle gelegt und sollte sich am aktuellen Stand der Technik orientieren. Durch die rasche Weiterentwicklung des Rennsports und im Allgemeinen der Automobilindustrie, müssen Antriebswellen den besonderen Anforderungen gleichkommen. Neben das Gewichtsersparungspotential sind Anforderungen wie Fahrsicherheit, gute Materialeigenschaften hinsichtlich Elastizität, sowie Festigkeit, Schlagbeanspruchung und Leichtbaupotenzial ausschlaggebend.

Für die Entwicklung einer multimaterialen Antriebswelle des Formula Student Racing Cars, ist die Ermittlung der auftretenden und zu übertragenden Kräfte von großer Bedeutung. Diese sind Auslegungskriterien der Werkstoffauswahl und Dimensionierung der Welle.

Über einen Kettenantrieb wird die Kraft bzw. das Drehmoment des Motors auf das Differential bzw. die Hinterachse übertragen. Des Weiteren ist zu beachten, dass die entsprechende Kettenspannung und der geforderte Umschlingungswinkel eingehalten werden müssen.

Außerdem ist die Kombinierbarkeit der Werkstoffe, hinsichtlich der zu erwartenden Bedingungen, denen die Materialien gerecht werden müssen, ein wesentliches Kriterium. Weitere fundamentale Punkte der Arbeit befassen sich mit Verbundwerkstoffen und dem Gewichtseinsparungspotential. Gewichtsoptimierung ist ein bedeutendes Thema in der heutigen Rennsporttechnik, denn sie hat nicht nur eine starke Auswirkung auf die Fahreigenschaften, sondern auch auf die auftretenden Kräfte und Beanspruchungsfälle.

Die Rahmenbedingungen für dieses Projekt sind nicht nur eine hohe Kosteneffizienz der eingesetzten Mittel bei der Entwicklung, sondern auch die Fertigung, Festigkeit und die Kombinierbarkeit verschiedener Werkstoffe. Besser: Für einen bestimmten Fahrkomfort sind selbst die Sicherheitsanforderungen ausschlaggebend. Aufgrund der auftretenden Kräften und Beanspruchung während der Fahrt des Rennfahrzeuges, ist es wichtig, sich an diese zu halten und nach den gegebenen Daten zu entwickeln.

Zusammenfassung (Englisch)

The „Formula Student“ is a global contest for students in the construction field. The ultimate goal is to design and manufacture a racing car as required by the international Formula SAE regulations, which will then compete with other racing cars at several racing events.

The main challenge is the design and development of a multi materials drive shaft, which conforms to the requirements of contemporary installed and applied drive shaft. Special attention is placed on the development and construction of this drive shaft which should be based on the current state technique. As a result of the expeditious development of the racing sport and the automotive industry, drive shafts must be constantly adapted to the special requirements. Besides the potential of weight saving, requirements include safe driving, good material properties in terms of elasticity and strength, impact stress and potential of light weight construction decisive.

For the development of a multi materials drive shaft of the Formula Student Racing Cars the determination of the occurring and transmitted strength is of great importance. The engine power is transferred through the chain drive to the differential or the back axle. Within this process it is important to ensure that the chain tension complies with the required wrap-around angle.

Furthermore, an essential component is the compatibility of the materials, concerning to the expected conditions to which the materials must fulfil. Other fundamental aspects of the term paper concern with composite materials and potential of weight saving. Weight optimization is an important issue in today's racing technology, because it not only has a strong effect on the driving characteristics, but also on the forces and stress cases that arise.

High cost efficiency of the deployed material for the development, the production of the bracket and the strength and compatibility of different materials are one of the underlying conditions for the project. Safety requirements as well as a certain drive comfort represent also crucial factors. Due to/Given the occurring forces and stresses while/during driving the race car, it is important to stick to its dimension and to base the design on existing data.