Μαθήματα

Δυναμική οχημάτων

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

• Κινηματική και κινητική του οχήματος: σύστημα αναφοράς, μεταβλητές κίνησης, εξισώσεις κίνησης, δυναμικά φορτία αξόνων, αεροδυναμικά φορτία, αντίσταση κύλισης.
• Επίδοση οχήματος κατά την επιτάχυνση: διαγράμματα ροπών και ισχύος του κινητήρα, δύναμη έλξης οχήματος.
• Επίδοση οχήματος κατά την επιβράδυνση: δυνάμεις πέδησης, φρένα, συντελεστής πέδησης ,συντελεστής τριβής οδοστρώματος – ελαστικού, συστήματα αντιμπλοκαρίσματος τροχών ABS, διαγράμματα κατανομής δυνάμεων πέδησης, βαθμός απόδοσης συστήματος πέδησης, σχεδιασμός συστήματος πέδησης.
• Γεωμετρία του συστήματος ανάρτησης: βαθμοί ελευθερίας κίνησης, θέση κέντρου μάζας οχήματος, αντιβύθιση και αντιανύψωση, στιγμιαίο κέντρο περιστροφής ανάρτησης, κέντρο και άξονας διατοίχισης, σχεδιασμός του συστήματος ανάρτησης.
• Δυναμική ανάλυση του συστήματος ανάρτησης οχήματος: δυναμικό μοντέλο συστήματος ανάρτησης οχήματος, δυναμικό μοντέλο ελαστικών, πηγές διέγερσης οχήματος, απόσβεση συστήματος ανάρτησης, χαρακτηριστικά του αποσβεστήρα, διαγράμματα δύναμης-παραμόρφωσης αποσβεστήρα, αναπήδηση και πρόνευση οχήματος, ενεργό και παθητικό σύστημα ανάρτησης, προσδιορισμός της διάρκειας έκθεσης του οδηγού σε μηχανικές ταλαντώσεις.
• Δυναμική του οχήματος κατά την στροφή: γωνίες διεύθυνσης, γωνία Ackerman, δυνάμεις ελαστικού, υποστροφική, ουδέτερη και υπερστροφική συμπεριφορά οχήματος, χαρακτηριστικές τιμές ταχύτητας στροφής, γωνία πλαγιολίσθησης, στατικό περιθώριο, επίδραση του συστήματος ανάρτησης, ροπή ανατροπής οχήματος, επίδραση του συστήματος ανάρτησης, μοντέλα ανατροπής οχήματος, μέτρηση της υποστροφικής συμπεριφοράς.
• Δυναμική ανάλυση του συστήματος διεύθυνσης: γεωμετρία του συστήματος διεύθυνσης, δυναμικά φορτία, δυναμικά μοντέλα συστήματος διεύθυνσης, επίδρασης του συστήματος διεύθυνσης στον λόγο διεύθυνσης, στην υπερστροφική συμπεριφορά του οχήματος και στην ευστάθεια του οχήματος κατά την πέδηση, επίδραση της κινητήριας ροπής στον άξονα διεύθυνσης, σύστημα διεύθυνσης τεσσάρων τροχών.
• Δυναμική ελαστικού: διαστάσεις ελαστικού, δείκτες ταχύτητας και φορτίου, δυναμικά φορτία, στιβαρότητες ελαστικού, γωνία εκτροπής, διαμήκη και πλάγια ολίσθηση, συντελεστές πρόσφυσης, ροπή επαναφοράς, αντίσταση κύλισης, ετικέτα ελαστικού, κύκλος τριβής, ταλαντώσεις ελαστικού.
Εργαστηριακές εφαρμογές: Απόδοση συστήματος ανάρτησης. Σύγκλιση – Απόκλισης ελαστικών οχήματος. Πειραματικός προσδιορισμός ταλαντωτικών μεγεθών συστήματος ανάρτησης, Προσδιορισμός του συντελεστή αντίστασης κύλισης οχήματος. Γωνία εκτροπής ελαστικού, Απόδοση συστήματος πέδησης. Δύναμη τριβής συστήματος πέδησης δίκυκλου οχήματος, Ροπή ατράκτων, Προσδιορισμός του συντελεστή πρόσφυσης ελαστικού. Μέτρηση του επιπέδου εξωτερικού θορύβου ελαστικού.

Μαθησιακοί Στόχοι

Το μάθημα αποσκοπεί στην κατανόηση των βασικών αρχών της δυναμικής του οχήματος και στην εξέταση της σχέσης ανάμεσα στις δυνάμεις, τη μάζα και την κίνηση του. Στα πλαίσια του μαθήματος, δίνεται έμφαση στη δημιουργία μαθηματικών μοντέλων που περιγράφουν την δυναμική συμπεριφορά του οχήματος από την επίλυση των όποιων αξιολογείται ο ρόλος των παραμέτρων του μοντέλου στην εξεταζόμενη περίπτωση κίνησης του. Επίσης γίνεται εισαγωγή στις βασικές αρχές του σχεδιασμού των συστημάτων του οχήματος και επιδιώκεται η αναγνώριση τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά των βασικών δυναμικών χαρακτηριστικών τους που επηρεάζουν την δυναμική συμπεριφορά του οχήματος με απώτερο σκοπό την εύρεση των βέλτιστων λύσεων για την επίτευξη της επιθυμητής επίδοσης του.

Γενικές Ικανότητες

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση των απαραίτητων τεχνολογιών, Λήψη αποφάσεων, Αυτόνομη εργασία, Ομαδική Εργασία, Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής, Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Πρόσωπο με πρόσωπο στην αίθουσα διδασκαλίας και στο εργαστήριο. Οι διαλέξεις του μαθήματος υποστηρίζονται από διαφάνειες παρουσίασης του συνόλου της εκπαιδευτικής ύλης και από πειραματικές διατάξεις, ενώ ο λευκός πίνακας χρησιμοποιείται: α) για την εμβάθυνση επιλεγμένων θεματικών ενοτήτων, β) για την προαγωγή της ενεργούς συμμετοχής των φοιτητών στη βήμα-προς-βήμα επίλυση προβλημάτων.

Αξιολόγηση Φοιτητών

Οι φοιτητές αξιολογούνται με δύο τρόπους:
– Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) που θα περιλαμβάνει επίλυση προβλημάτων και ερωτήσεις σύντομης απάντησης με συνδυασμό γνώσεων της θεωρίας, υπολογισμούς και κριτική αξιολόγηση (70%).
– Ομαδικές εργασίες (ΟΕ) που περιλαμβάνουν περιγραφή των πειραματικών διαδικασιών και αξιολόγηση των πειραματικών αποτελεσμάτων της εργαστηριακής άσκησης (30%). Οι ομαδικές εργασίες ανατίθενται και εκτελούνται σε προκαθορισμένο χρονικό πλαίσιο, με συγκεκριμένες προδιαγραφές και κριτήρια αξιολόγησης που καθορίζονται στην αρχή του εξαμήνου.
Για την απονομή των πιστωτικών μονάδων πρέπει τόσο ο συνολικός βαθμός του μαθήματος όσο και ο ανεξάρτητος βαθμός σε κάθε μια από τις μεθόδους αξιολόγησης να είναι τουλάχιστον πέντε (5).
Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος ΕΥΔΟΞΟΣ
• Reza Jazar, ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ, Εκδόσεις: Φούντας, 2019.
• Dieter Schramm, Manfred Hiller, Roberto Bardini, Vehicle Dynamics, HEAL-Link Springer ebooks, 2014.
• Chen, Integrated Vehicle Dynamics and Control, HEAL-Link Wiley ebooks, 2016.
• Rajesh Rajamani, Vehicle Dynamics and Control, HEAL-Link Wiley ebooks, 2006.