Analiza Unor Modele Similare de Autoturisme Si Stabilirea Modelului de Autoturism Ce Se Va Proiecta Conform Cerintelor Temei

Prin temă se impune proiectarea frânei de staționare pentru un autovehicul având următoarele caracteristici: masa proprie de 1100 kilograme și 5 locuri.

Astfel autovehiculul proiectat este un autoturism de clasă mică, cu caroseria de tip hatchback, cu 3 sau 5 uși.

Autovehiculul menționat poate fi folosit de către mai multe categorii sociale, cum ar fi: firmele, unde deplasarea în mediul urban în condiții de trafic aglomerat cu un consum redus de combustibil, spațiul util generos și accesul usor la portbagaj, precum și manevrabilitatea sporită și parcarea ușoară datorită dimensiunilor reduse ale autovehiculului, pot constitui un avantaj. Un alt exemplu ar putea fi tinerii proaspăt căsătoriți, fără copii, aceștia neavând nevoie de un spațiu util foarte mare pentru a-și rezolva activitățile zilnice, beneficiind însă de accesibilitatea și versatilitatea unui hatchback modern. De asemenea, un astfel de autovehicul poate fi folosit ca un al doilea autoturism într-o familie, în special pentru oamenii care locuiesc în afara sau la periferia orașului, aceștia fiind nevoiți să se deplaseze zilnic pe distanțe mari, ceea ce poate însemna un consum ridicat de combustibil pentru un autoturism de clasă medie sau mare.

Prețul este foarte important în decizia de achiziționare a unui autovehicul. Pe termen lung apar o serie de costuri care trebuie luate în considerare, cum ar fi: costuri pentru întreținere și reparație, impozitul anual și plata asigurării obligatorie de răspundere civilă auto. Pentru autoturisme, impozitul anual se calculează în funcție de capacitatea cilindrică a motorului. Astfel, pentru autoturismele de clasă mică, având motorizări cuprinse între 998 și 1496 , impozitul anual variiază între 40 și 60 de lei. Valoarea asigurării obligatorie de răspundere civilă auto a înregistrat în ultima vreme o creștere semnificativă. Aceasta este calculată în funcție de mai multi parametri, printre care se numară: tipul autoturismului (în functie de numărul de locuri și masa totală maximă autorizată), puterea și capacitatea cilindrică a motorului, anul fabricației autoturismului dar și anul obținerii permisului de conducere și vârsta conducătorul autovehiculului. Așadar, un autoturism nou, de tip hatchback, echipat cu un motor mic, poate constitui un avantaj din punct de vedere al plății asigurării obligatorie de răspundere civilă auto, dar poate fi și dezavantajos pentru persoanele tinere care au permisul de conducere obținut de puțin timp.

Autovehiculele moderne de clasă mică satisfac aceste nevoi ale societății prin performanță și eficiență, având motoare cu consum mic de combustibil și implicit emisii scăzute de , dotări avansate pentru siguranță și confort (Anti-lock Braking Sistem, sistem de control al tracțiunii, sistem electronic de repartizare a forței de frânare, sistem de reglare anti-derapaj, asistență la pornirea din rampă, sistem activ de management al direcției, sistem de avertizare depășire banda de rulare, sistem de monitorizare a presiunii în pneuri, sistem Stop&Start pentru oprirea motorului în trafic, reducând consumul de carburant si emisiile de , etc.), manevrabilitate și versatilitate sporită, design atrăgător și preț accesibil.

1.2. Analiza modelelor similare

În acest subcapitol se vor studia particularitățile constructive ale modelelor similare alese, acestea fiind: tipul caroseriei și organizarea acesteia (număr de locuri, număr de uși), tipul și amplasarea motorului, tipul carburantului folosit, tipul cutiei de viteze, tipul punților față și spate și sistemul de frânare ce echipează cele două punți, dimensiunea jantelor și a pneurilor, precum și alte informații legate de anul fabricației, preț și consumul de combustibil.

Tabel 1.1 Modele similare alese [1],[2].

Tabel 1.2 Particularități constructive ale modelelor similare alese, din punct de vedere al motorului și transmisiei [1],[2].

Tabel 1.3 Particularități constructive ale modelelor similare alese, din punct de vedere al punților, sistemelor de frânare și direcție [1],[2].

În tabelul 1.1 se poate vedea că toate modelele similare au caroserie de tip hatchback cu 5 locuri, majoritatea având 5 uși, cu excepția modelului nr. 1, Alfa Romeo Mito, care prezintă o caroserie tip hatchback cu 3 uși.

Se poate observa că modelele similare alese sunt autoturisme noi, an fabricație 2014-2015, cu prețuri variate, în funcție de echiparea acestora. Acestea pornesc de la 9500 € pentru Dacia Sandero și pot ajunge la 17400 € pentru Alfa Romeo Mito.

Se constată că aproape toate cele 18 modele similare alese sunt echipate cu motoare cu aprindere prin scânteie (MAS) excepție făcând modelul nr. 2, Citroen C3, care este echipat cu motor cu aprindere prin comprimare (MAC).

De asemenea se observă în tabelul 1.2 că toate cele 18 modele aparțin soluției constructive “totul față”, având motorul amplasat în față, dispus transversal și prezentând un volum cuprins între 998 cm³ si 1496 cm³, valorile intermediare fiind grupate spre valoarea maximă a intervalului. Puterile acestor motoare acoperă o plajă destul de largă, având valori cuprinse între 50 kW pentru motorul 1.4 HDi ce echipeaza modelul Citroen C3 și 79 kW pentru motorul 1.4 16v GSL ce echipează modelul Kia Rio. Consumul mixt de combustibil al acestor autoturisme este unul foarte bun, ceea ce era de așteptat pentru un autoturism de clasă mică, cu valori cuprinse între 3.8 si 6.4 l/100 km.

Din punct de vedere al tracțiunii, toate modelele alese prezintă tracțiune față, transmisia este manuală, predominant cu 5 trepte, cu 2 exceptii: Kia Rio și Subaru Trezia.

Din punct de vedere al punților, în tabelul 1.3 se observă că la toate modelele predomină puntea față de tip McPherson, iar la puntea spate se regăsește în majoritatea cazurilor punte semi-independentă.

Se constată că din cele 18 modele alese, sistemul de frânare față este echipat cu discuri ventilate, sistemul de frânare spate având două variante de echipare: cu discuri simple sau cu tambure. Frâna de staționare ce echipeaza toate cele 18 modele similare este mecanică.

Din punct de vedere al servodirecției, se observă că aceasta este predominant asistată electric, existând însă și câteva modele cu servodirecție hidraulică.

Se constată că, pentru toate cele 18 modele alese există mai multe variante de echipare cu anvelope: 175/65/R15; 185/60/R15; 185/65/R15; 195/65/R15; 195/55/R16; dintre care tendința de utilizare este cea a anvelopelor cu diametrul jantei de 15 inch.

1.3. Analiza principalilor parametri ai dimensiunilor exterioare

1.3.1 Dimensiuni de gabarit

În acest subcapitol se vor analiza dimensiunile de gabarit ale modelelor similare alese: Lungimea totală (), Lățimea totală () si Înălțimea totală ().

Tabel 1.4 Dimensiuni de gabarit ale modelelor similare alese [1],[2].

Conform tabelului 1.4 se observă că cele 18 modele au lungimea totală cuprinsă între 3825 mm (Nissan Micra) și 4067 mm (Ford Fiesta), valorile intermediare fiind grupate în jurul valorii de 4000 mm.

Din punct de vedere al lățimii totale, se constată valori cuprinse intre 1665 mm (Nissan Micra) și 1829 mm (Peugeot 208), valorile intermediare fiind grupate în jurul valorii de 1700 mm.

Înălțimea totală este prezentată de un interval cuprins intre valoarea minimă 1445 mm (Seat Ibiza) și valoarea maximă 1595 mm (Subaru Trezia). Aici se observă că valorile intermediare sunt foarte apropiate, intervalul fiind foarte restrâns.

1.3.2. Dimensiuni care reflectă organizarea autovehiculului

În acest subcapitol se vor analiza dimensiunile care reflectă organizarea modelelor similare alese: Ampatamentul (L), Ecartamentul (E), Consola față/spate (/).

Tabel 1.5 Dimensiuni care reflectă organizarea modelelor similare alese, [1],[2]

Din tabelul 1.5 se constată că ampatamentul celor 18 modele alese are valori cuprinse între 2430 mm (Suzuki Swift) și 2589 mm (Dacia Sandero). Valorile intermediare se regăsesc în jurul valorii de 2500 mm.

Din punct de vedere al ecartamentului, acesta are valori cuprinse între 1460 mm (Nissan Micra) și 1521 mm (Kia Rio) pentru ecartamentul față, iar pentru ecartamentul spate sunt valori cuprinse între 1456 mm (Volkswagen Polo) și 1525 mm (Kia Rio). Se observă că, atât pentru ecartamentul față cât și pentru spate, valorile intermediare sunt foarte apropiate.

Același lucru se poate spune și despre dimensiunile consolelor față/spate, care au dimensiuni cuprinse intre 772 mm (Peugeot 208) și 904 mm (Alfa Romeo Mito) pentru consola față, iar pentru consola spate se observă un interval cuprins intre 600 mm (Suzuki Swift) și 735 mm (Seat Ibiza).

1.4. Predeterminarea principalilor parametri dimensionali ai autovehiculului

Pentru predeterminarea principalilor parametri dimensionali ai automobilului impus prin tema de proiect, folosind parametrii analizați la studiul modelelor similare de automobile alese, se poate utiliza metoda histogramelor, metodă care are la bază studiul cu ajutorul interpretării grafice.

Evidențierea distribuției valorilor parametrilor in funcție de numărul de modele similare se realizează cu ajutorul subintervalelor de observare. Dimensiunea acestor subintervale diferă in funcție de parametrul analizat și are la baza relația:

, (1.1)

în care este dimensiunea subintervalului de observare;

– valoarea maximă, respectiv minimă, a parametrului pentru care se calculează dimensiunea subintervalului (se precizează că aceste valori se rotunjesc, cele minime la valori inferioare, iar cele maxime la valori superioare, astfel încât dimensiunea subintervalului să fie un număr intreg);

– numărul de modele similare la care se cunoaște mărimea parametrului analizat.

După determinarea valorii subintervalului de observare, se calculează numărul de subintervale cu relația:

(1.2)

Cunoscând aceste două valori, dimensiunea subintervalului ( ) și numărul de subintervale (), se vor trasa histogramele în care se vor evidenția numărul de modele similare care au valoarea parametrului analizat cuprinsă între limitele fiecărui subinterval de observare.

În funcție de repartiția modelelor pe subintervalele obținute se pot alege valori pentru parametrii dimensionali ai autoturismului ce urmează a se proiecta.

În tabelul 1.6 sunt centralizate valorile , pentru fiecare parametru dimensional, utilizând relațiile (1.1) si (1.2).

Tabel 1.6 Dimensiunea intervalelor de observare și numărul de intervaluri pentru analiza parametrilor dimensionali

Fig.1.1 Histograma lungimii totale

Analizând fig.1.1 se observă că o pondere de 50% din modele similare au lungimea cuprinsă în intervalul de 4020-4070 mm, restul de 9 modele fiind răspândite inegal în celelate 4 subintervale rămase. Pentru alegerea lungimii totale a autovehiculului trebuie avut în vedere că aceasta influențează manevrabilitatea autovehivulului, în special în mediul urban, și spațiul interior destinat pasagerilor. Astfel lungimea totală a autovehiculului de proiectat poate fi situată în intervalul 4020-4070 mm, plasată la extremitatea inferioară a intervalului.

Fig.1.2 Histograma lățimii totale

În histograma lățimii totale din figura 1.2 se observă că majoritatea modelelor similare sunt răspândite în primele două subintervale, o pondere de 50% în intervalul 1660-1700 mm, respectiv 39% în intervalul 1700-1740 mm. Restul modelelor sunt răspândite în mod egal în ultimele două subintervale. Lățimea totală influențează spațiul destinat pasagerilor și transportului de bagaje, dar și manevrabilitatea autovehiculului. În concluzie pentru lătimea totală se poate defini o valoare de 1700 mm.

Fig.1.3 Histograma înălțimii totale

În figura 1.3 este prezentată histograma înălțimii totale. Se constată o distribuție egală de 6 modele similare în două intervale de observare 1440-1470 mm, respectiv 1500-1530 mm. Având în vedere acest lucru, valoarea înălțimii totale poate fi situată în jurul valorii de 1500 mm pentru a-i oferi autoturismului o stabilitate aerodinamică bună dar și o înălțime adecvată a habitaclului pentru un confort sporit al pasagerilor precum și condiții ergonomice bune pentru șofer.

Fig.1.4 Histograma ampatamentului

Analizând figura 1.4 se constată din nou o distribuție egală de 5 modele similare în două subintervale de observare, 2460-2490 mm și 2490-2520 mm. Ampatamentul poate fi dimensionat la 2500 mm, valoare potrivită pentru o bună organizare a habitaclului și o bună distribuție a greutății pe punți.

Fig.1.5 Histograma consolei față

Pentru realizarea histogramei consolei față au fost considerate 13 modele similare. Se observă că ponderea cea mai mare o au dimensiunile consolei față din intervalul 800-830 mm. Ținând cont de acest lucru, dimensiunea consolei față poate fi situată în jurul valorii de 800 mm, având în vedere dimensiunile reduse ale grupului moto-propulsor, oferind un spațiu compact și accesibil pentru compartimentul motor.

Fig.1.6 Histograma consolei spate

Histograma consolei spate este prezentată în figura 1.6, iar pentru realizarea ei au fost considerate 13 modele similare. Dat fiind tipul autovehiculului, consola spate va avea dimensiuni cuprinse în intervalul 630-660 mm, ceea ce îi oferă acestuia un spațiu util încăpător pentru transportul de bagaje, limitat de tipul caroseriei, autovehiculul proiectat fiind un hatchback.

Fig.1.7 Histograma ecartamentului față

În figura 1.7 este prezentată histograma ecartamentului față. Se distinge intervalul 1460-1480 mm, ce reprezintă o pondere de 61% din numărul total de modele similare considerate. Autovehiculul proiectat poate avea ecartamentul față situat în jurul valorii de 1470 mm, având în vedere lățimea totală și asigurarea unei stabilități transversale optime a autovehiculului, precum și asigurarea unui spațiu suficient pentru montarea motorului și a instalațiilor anexe acestuia.

Fig.1.8 Histograma ecartamentului spate

Se constată că, histograma ecartamentului spate din figura 1.8 este impărțită în doar 3 subintervale de observare, ponderea cea mai mare (50 % din numărul total al modelelor similare) având-o valorile ecartamentului cuprinse între 1450-1470 mm. Astfel, ecartamentul spate poate fi ales în jurul valorii de 1460 mm, ținând cont de valorile acestuia de la modelele similare dar și de faptul că ecartamentul față trebuie să fie mai mic decât ecartamentul spate.

1.5 Stabilirea soluției constructive de autoturism ce se va proiecta

În urma analizei modelelor similare efectuată la capitolul 1.1, având în vedere parametri impuși prin tema de proiect și segmentul de piață căruia îi este adresat autovehiculul, se adoptă proiectarea unui autoturism cu caroserie tip hatchback, cu 5 uși, echipat cu motor MAS aspirat normal, amplasat în partea din față, transversal, având cilindreea totală de 1197 . Autovehiculul va fi dotat cu punte față tip McPherson echipată cu frâne disc, punte spate semi-independentă echipată cu frâne cu tambur, servodirecție asistată electric și jante de 15 inch.