هندسة السيارات
Automotive Engineering
هندسة سيارات 1- Automotive Engineering I
- مقدمة
- الكميات الفيزيائية Physical Quaintly
- الوحدات العالمية SI units
- أنظمة السيارة Car Drive System
o المحرك Engine
o نظام نقل الحركة/القدرة transmission system (نظام نقل القدرة التقليدي conventional, نظام نقل القدرة المجمع مع المحور (transaxle, (نظام نقل القدرة اليدوي manual transmission: القابض clutch, صندوق التروس gearbox/transmission, عمود الإدارة propeller shaft, علبة التروس الفرقية deferential, علبة النقل transfer case, المحاور axle, مجموعة النقل والمحور transaxle)- (نظام نقل القدرة الذاتي Automatic transmission: واصل/ قارن هيدروليكي hydraulic coupling, محول العزم torque converter , صندوق التروس الذاتي automatic transmission).
|
|
|
|
يقوم نظام نقل الحركة بثلاث وظائف رئيسية:
1. وصل وفصل المحرك عن باقي نظام نقل القدرة drivetr4ain (عمود الإدارة drive shaft, المحاور axles, العجلات wheels).
2. يسمح للتروس بجعل مدى التشغيل المحدود للمحرك بأن يكون قادر على دفع السيارة من التوقف حتى السرعة العالية.
3. يسمح للسائق بتغيير اتجاه حركة السيارة من الامام للخلف from forward to reverse.
بالإضافة إلى أن ناقل الحركة يمكن ان يعمل على تثبيت السيارة في مكانها عند توقفها, سواء في وضع الثبات Park (P) (الناقل الذاتي) أو عن طريق التعشيق في اي من النقلات (الناقل اليدوي).
http://thecartech.com/subjects/auto_eng/transmission_system_2.aspx (Universal Joints, The Propeller Shaft, Drive shafts, The final drive and differential, The differential, Rear axle construction, Tires)
https://en.wikipedia.org/wiki/Drivetrain Drive train
http://www.aa1car.com/transmission.htm Transmission
§ القابض Clutch (نقل العزم والحركة من المحرك إلى ناقل الحركة).
§ ناقل الحركة / القدرة Transmission (نقل وتكبير العزم)
· ناقل الحركة اليدوي Manual Transmission / صندوق التروس Gearbox- (نقل العزم والحركة "مباشر, أو تكبير أو تقليل العزم على حساب السرعة" من القابض إلى محور العجل).
· ناقل الحركة الذاتي Automatic Transmission
§ عمود الإدارة Propeller shaft
§ علبة التروس الفرقية Differential/ الدفرانس
§ صندوق التروس الإضافي/ صندوق الغرز (علبة التحويل) Transfer case
علبة النقل/ التحويل Transfer case:
علبة النقل/ التحويل هي جزء من مجموعة النقل drivetrain وهي عبارة عن صندوق تروس يقوم بتقسيم القدرة بين عمودين منفصلين في نظام سيارات رباعية الدفع/ الدفع الرباعي four-wheel-drive, وسيارات الدفع بجميع العجلات all-wheel-drive, والسيارات الاخرى متعددة محاور الدفع multiple powered. تقوم علبة نقل الحركة بنقل الحركة من ناقل الحركة/ صندوق التروس transmission إلى المحاور الأمامية والخلفية عن طريق أعمدة إدارة drive shafts. وتقوم ايضا بالتوفيق بين سرعة دوران العجل الأمامي والخلفي, ويمكن ان تحتوي على واحد أو اكثر من مجموعات التروس/ النقلات المخفضة low range gears التي يطلق عليها في العادة علبة نقل ثنائية المدى dual-range transfer cases- والتي تجعل من السيارة قادرة على السير خارج للسير off-road. حيث أن النقلة الاولى بصندوق التروس العادي ليست كافية في حالات للصعود والهبوط خارج الطرق.
علبة التحويل التي يتم فيها التحول من وضعية الدفع الثنائي two-wheel drive والدفع الرباعي four-wheel drive بالسيارات التي بها تلك الخاصية. في العديد من سيارات رباعية الدفع بشكل غير دائم part-time 4WD, تقوم علبة النقل بنقل القدرة من تركيبة النقل الدائم للعجلات الخلفية full-time rear-wheel-drive assembly إلى العجلات الامامية. اعتمادا على نوع السيارة, السائق يقوم بالتحويل بين الدفع الثنائي والرباعي للسيارة عن طريق أي من ذراع ميكانيكي, في العادة موجود بأرضية السيارة, أو مفتاح كهربائي الذي يقوم بتفعيل قابض كهرومغناطيسي أو تخلخلي موجود داخل علبة النقل. بعض السيارات تقوم ذاتيا/ تلقائيا بالتحويل بين الدفع الرباعي في حالة اكتشاف وجود انزلاق.
http://www.wikiwand.com/en/Transfer_case Transfer case
https://en.wikipedia.org/wiki/Transfer_case Transfer case
عمل علبة النقل Functions:
o علبة النقل تحصل على القدرة من صندوق التروس وتقوم بإرسالها إلى كلا من المحاور الأمامية والخلفية. يمكن القيام بذلك عن طريق تروس gears, هيدروليك hydraulics, أو جنزير chain drive. في بعض السيارات, مثل الشاحنات رباعية الدفع أو المركبات المخصصة للاستخدام على الطرق الوعرة, يمكن التحكم في هذه الخاصية عن طريق السائق. يمكن للسائق وضع علبة النقل في وضعية القيادة الثنائية الدفع two-wheel-drive او رباعية الدفع four-wheel-drive. يمكن القيام بهذا عن طريق ذراع ناقل shifter, مماثل لذلك في ناقل الحركة اليدوي manual transmission. في بعض السيارات يمكن تحقيق ذلك إلكترونيا عن طريق مفتاح. في حالات السيارات الرياضية SUV ذات الدفع بجميع العجلات, بها علب نقل لا يمكن اختيار نقلاتها. مثل علبة ناقل الحركة المغلقة دائما permanently locked في وضعية الدفع بجميع العجلات.
o
علب النقل
المصممة
للسماح
للاستخدام
على الطرق
العادية تقوم
بعمل تزامن مع
دوران العجلات
الامامية
والخلفية,
بنفس الطريقة
التي تقوم بها
علبة التروس
الفرقية differential على
محور معين. هذا
أمر ضروري لأن
الإطارات
الأمامية
والخلفية لا تدور
عند نفس
السرعة. معدلات
مختلفة
لدوران
الإطارات قد
تكون بسبب
الاقطار
المختلفة
للإطارات (حيث
أن الإطارات الأمامية
والخلفية في
العادة يكون
لها معدل تأكل
مختلف), كما أن هناك
نسبة تخفيض
مختلفة في
الامام
والخلف حيث أن
المصنعين
يقومون في
العادة بعمل
تغيير بسيط في
النسبة
الأمامية عن
الخلفية
للمساعدة في
التحكم (مثل 3.55:1
في الدفرانس
الخلفي و 3.54:1 في
الدفرانس
الأمامي). في حالة
عدم قيام علبة
نقل الحركة
بعمل التعويض
بين معدل
الدوران, فإنه
يحدث تلف لعلبة
النقل.
o علبة النقل المصممة للاستخدام خارج الطرق off-road يمكن عن طريقها غلق lock المحاور الامامية والخلفية معا عند الحاجة (مثلا: عندما يكون احد المحاور على سطح زلق, أو عالق في الطين, وعندما تكون باقي العجلات لهم تلاصق افضل). هذا مماثل لغلق الدفرانس differential lock.
o علبة النقل يمكن ان تحتوي على واحدة أو اكثر من مجموعة تروس المدى المنخفض low range gears للاستخدام خارج الطرق off-road. تروس المدى المنخفض تعشق عن طريق ذراع shifter, أو مفتاح إليكتروني electronic switch. في العديد من علب النقل, السائق يقوم بنفسه باختيار تشغيل الدفع الثنائي والدفع الرباعي 2WD أو 4WD. هذه الخاصية غير موجودة في سيارات الدفع بجميع العجلات all-wheel-drive cars. بعض السيارات الكبيرة أو ما شابه, يكون لها اكثر من مجموعة تخفيض.
طرق التشغيل Drive type:
هناك نوعين مختلفين للإلية الداخلية الموجودة في معظم علب النقل.
o الدفع بالتروس Gear-drive:
علبة النقل المستخدمة للتروس تستخدم مجموعة من التروس لتشغيل أي من اعمدة الدفع الامامية أو كلا من الامامية والخلفية. تكون في العادة وحدة قوية, وثقيلة وتستخدم في الشاحنات الكبيرة, ولكن هناك عدة وحدات من علب النقل ذات التروس تستخدم حاليا في سيارات الركوب.
o الدفع بالجنزير Chain- driven:
علب النقل تستخدم جنزير في العادة لدفع محور واحد, ولكن يمكن ان تدفع كلا المحورين. تلك العلب أكثر هدوء وأخف وزنا عن الاخر المدفوعة بالتروس. وتستخدم في الشاحنات الصغيرة, والجيب, والسيارات الرياضية SUVs.
نوع الفارغة Housing type:
فارغة علب النقل يتم تصنيفها كفارغة منفصلة/ مستقلة divorced/independent أو تزاوج married.
o نوع التزاوج Married:
نوع التزاوج يربط مباشرة مع صندوق التروس transmission, في العادة بين عمود خرج صندوق التروس والنهاية الخلفية لعمود الدفع الرئيسي. في بعض الحالات هذا النوع هو جزء لا يتجزأ من صندوق التروس والعنصران يشتركان في نفس الفارغة.
o نوع المنفصل Divorced/independent:
هذا النوع منفصل بالكامل عن صندوق التروس. وعلبة النقل تكون موجودة في خط نقل القدرة ابعد من نوع التزاوج ويتصل مع صندوق التروس عن طريق عمود إدارة قصير متصل بخرج صندوق التروس. هذا النوع من علبة النقل يستخدم في السيارات التي لها مسافة كبيرة بين العجلات wheelbase vehicles, مثل الشاحنات والمركبات الحربية.
طريقة النقل في علبة النقل (انواع علب النقل) Transfer case shift types:
تستخدم علبة النقل في سيارات الاستخدام الجزئي part-time لسيارات الجر الرباعي لخارج الطرق four-wheel drive off-road vehicles, والتي تسمح للسائق باختيار الدفع الثنائي والرباعي, بالإضافة إلى النقل المنخفض والعالي. الانواع المستخدمة منها في السيارات الرياضية SUV وسيارات الأداء تكون غير ظاهرة للسائق حيث لا يوجد ذراع اختيار بها.
o علب النقل ذات النقل اليدويManual Shift On-the-Fly M.S.O.F لها ذراع اختيار في مرتفع النقل بأرضية السيارة بجانب السائق driver’s side floor transmission hump ويمكن ان يكون به اما اثنين صرة غلق locking hubs ذاتية بالمحور الأمامي أو اثنين ذرع اختيار يدوي "للغلق LOCK" أو "منع الغلق UNLOCK" أو "حر FREE".
لتعشيق نظام الدفع الرباعي four-wheel-drive يجب ان تكون السيارة تسير بسرعة منخفضة. هذا فقط بالنسبة وضعية النقلة العالية four-wheel-drive high. لتعشيق السيارة في وضيعة النقلة المنخفضة four-wheel-drive low, السيارة يجب ان تكون متوقفة ويكون صندوق التروس في وضع الحياد neutral, ثم يتم اختيار وضعية النقلة المنخفضة للدفع الرباعي.
http://www.aa1car.com/library/2004/bf60414.htm 4WD Locking Hubs
o علب النقل ذات النقل الإليكتروني Electronic Shift On-the-Fly, يكون لها مفتاح اختيار بلوحة العدادات أو زر يتحكم في صرة الغلق ذاتيا أو فلانجة دفع drive flanges. خلافا للحالة اليدوية, هذا النظام يحتوي على موتور بعلبة النقل transfer case motor.
|
|
|
|
محرك التشفير encoder motor هو محرك كهربائي الذي يستخدم لتحويل علبة النقل من النقلة العالية إلى النقلة المنخفضة. |
|
علبة التروس/ الدفرانس الوسطي/ الثالثة Center (3rd) Differential:
هي
علبة تروس
فرقية (ثالثة)
وغالبا ما
تركب في سيارات
الدفع
الرباعي four-wheel drive
(4WD).
وهي موجودة
بالوسط بين
المحور الأمامي
والمحور
الخلفي, غالبا
ما تتواجد في
امتداد
لصندوق
التروس,
وتتواجد بعلبة
النقل transfer case., وتقوم
بتنصيف الدفع 50/50
إلى المحور
الأمامي
والخلفي بدون
تلف لاجزاء
نظام النقل. وتسمح
بالعمل بشكل
دائم full-time
operation
على الطرق
المرصوفة
الجافة dry pavement بدون مشاركة
من خط نقل
الحركة. الدفرانس
الوسطي مشابه
فقط من ناحية
أنه يقسم
القدرة بين
المحور الامامي
والخلفي. في
ظل ظروف
القيادة
العادية, جميع
العجلات لها
قدرة ويسمح لك
بعمل انعطافات
ضيقة بدفع
الاربع عجلات
بدون أي مشاكل
بين المحورين,
مع اختلاف
السرعة.
بالإضافة إلى الاخذ في الاعتبار الفرق في سرعات المحاور بسبب التموجات في التضاريس والمنعطفات, فهي تسمح لأي اختلاف في قطر الدوران للإطارات لكل محور. الدفرانس يمكن ان يكون بأي من الانواع المعروفة التي تتضمن محدودة الانزلاق LSD, والتي تتحكم في توزيع الدفع بين المحاور. الدفرانس الوسطي غالبا ما يكون بها غلق للدفرانس lock للتغلب على الفقد التام للتلاصق في حالة واحدة من عجلات احدى المحاور انزلقت. الدفرانس الموجودة بين المحاور تكون في الغالب نوع تناسب العزم torque-proportioning diff.
الدفرانس المغلق Locking Differentials:
الدفرانس الوسطي جيد على الاسطح الجافة dry pavement, ولكنه قد يؤثر سلبيا بالأداء على الاسطح ذات التلاصق القليل. التدابير المستخدمة لمكافحة ذلك تتضمن غلق lock للدفرانس الوسطي, البعض ميكانيكي محدود الانزلاق LSDأو نظام التحكم في الجر لمنع غلق العجلات للسيارات رباعية الدفع ABS-based four-wheel traction control.
· التحكم بالدفرانس الوسطي يسمح للسائق بغلق lock المحور الامامي والخلفي معا- كما لو ان ليس هناك دفرانس- اما بشكل يدوي أو عن طريق الضغط على زر. توزيع 50/50 للقدرة يعمل كأساسي, وفي الدفع الرباعي لبعض الوقت part-time 4WD وفعال في ظروف التلاصق المنخفض.
· التحكم بالانزلاق المحدود LSD يستخدم تقنية مثل المستخدمة في الدفرانس الخلفي, مع قوابض ذاتية في الدفرانس الوسطي وكلا من الموجودة بالمحاور بحيث يمكن توجيه القدرة لأي من العجلات الاربع. كل نظم الدفع بكل العجلات all-wheel drive تقوم بتوجيه القدرة بهذا الشكل ولكن فعليا تقوم تحول القدرة بين المحاور الامامية والخلفية, وليس من جانب إلى جانب.
·
التحكم
بالجر traction
control على
اساس التحكم
في الجر للأربع
عجلات يحقق
الغاية نفسها
عن طريق
مراقبة دوران
العجل وتطبيق
الفرامل لأي
من العجلات
التي تدور
بدون حركة spinning wheels. القدرة
تذهب تلقائيا
إلى العجلات
التي بها تلاصق.
http://www.cars.com/go/advice/vpedia/center_differential_popup.jsp Center differential
http://www.cars.com/go/advice/vpedia/transfer_case_popup.jsp Transfer case
http://www.testroete.com/car/Toyota/mr2%20spyder/References/Technical%20Training/02%20-%20Chassis%20and%20Drivetrain/13.pdf Technical training chassis and drivetrain*****
http://www.slideshare.net/Clutch007/fourwheel-drive Four-wheel drive****
https://sites.google.com/site/awdand4wd/ AWD and 4WD****
خدمة علبة النقل Service of transfer case:
اعراض مشاكل وتلف علبة النقل:
· إضاءة لمبة "خدمة الدفع الرباعي Service 4WD"
· ضوضاء غير طبيعية من منتصف السيارة عند القيادة
· صوت زن عن تشغيلها
· تسريب للسائل
توصيات الصيانة والإصلاح:
· تحتوي علبة النقل على تروس ورلمان بلي الذي يحتاجا إلى تزييت, جميع الزيوت والسوائل بالسيارة يجب ان يتم تغييرها حسب توصيات الشركة المصنعة, أو بشكل اكثر في حالة استخدام السيارة في الجر أو حمل احمال عالية.
· دائما يستخدم نوع الزيت الموصي به من الشركة المصنعة عند خدمة علبة النقل.
· هناك علب نقل مصممة بنقلة واحدة أو أثنين. علب النقل ذات السرعتين غالبا تكون موجودة في الشاحنات, ولها مدى منخفض, والتي يجب استخدامها في الحالات القاسية.
·
http://westmichigantransmission.com/how-often-should-the-transfer-case-fluid-be-replaced/ Transfer fluid replacement
§ المحاور Axles (نقل الحركة للعجل)
§ مجموعة ناقل الحركة والمحور Transaxle
§ العجل Wheels (تحويل العزم وسرعة الدوران إلى قوة دفع وسرعة خطية). (ابعاد ومواصفات الإطار, حسابات قوة الجر, السرعة الخطية للسيارة)
o مدخلات (طاقة الوقود) ومخرجات المحرك (العزم Torque, والقدرة (Power. الحسابات, والمعادلات
o قياس اداء المحرك (دينامومتر المحرك Engine Dynamometer/Dino). منحنيات اداء المحرك (العزم, القدرة, استهلاك الوقود, كفاءة المحرك- مع السرعة)
o إيجاد نسب تخفيض ناقل الحركة, وعلبة التروس الخلفية Finding the Gearbox and Final Drive Ratios and Efficiencies.
o حسابات قوة الجر Tractive Effort
o قياس اداء السيارة (دينامومتر السيارة Chassis Dynamometer/Dino, النفق الهوائي Wind Tunnel, اختبار طريق Road Test).
- ابعاد وأوزان السيارة:
o كتلة ووزن السيارة Vehicle mass & weight, المساحة الأمامية للسيارة Frontal area
- مقاومة الحركة للسيارة ومقاومة الطريق Road/motion resistance:
o مقاومة الهواء(AR) Air/wind Resistance, مقاومة التدحرج Rolling Resistance (RR), مقاومة صعود المرتفعات Gradient Resistance (GR)
- الرسم الحر للشكل Free-body diagram
o معادلات الحركة في خط مستقيم (العلاقة بين القوة والكتلة والعجلة)
- منحنيات اداء السيارة (تحديد السرعة القصوى للسيارة, تحديد أقصى ميل تصعده السيارة, تحديد أقصى تعجيل للسيارة, تحديد قوة الجر للسرعات المختلفة للسيارة, تحديد سرعة الاستهلاك الامثل للوقود)
- - - - - - - - - -
هندسة سيارات 2- Automotive Engineering II
- وضعية المحرك بالسيارة (امامي, وسطي, خلفي)
- انواع الجر (جر امامي, دفع خلفي, 4×4, رباعي)
- ابعاد واوزان السيارة (توزيع الاحمال على المحاور والعجل, مركز ثقل السيارة Center of Gravity (CG))
- انظمة السيارة (نظرية العمل, الاجزاء, الانواع).
o نظام التعليق Suspension System.
§ معادلات الحركة بعجلة منتظمة
§ توزيع الاحمال على المحاور أثناء الحركة (قوة القصور الذاتي, الوزن المنقول)
- نظام الفرامل Braking System (أبطاء حركة السيارة, وإيقافها).
o قوة التلاصق بين الإطارات والطريق (الانزلاق)
o نظام منع غلق العجلات.
o التصادم (معادلات الحركة)
- نظام التوجيه Steering System (توجيه السيارة, السير في طريق دائري).
o
التعامل
مع السيارة Handling characteristics (زوايا
التوجيه,
زوايا العجل).
- نظام التعليق Suspension System نظرية العمل, الاجزاء, الانواع (النوابض, عمود اللي, المخدمات, قضيب مانع الانقلاب)
- الحركة في مسار دائري (معادلات الحركة, قوة القصور الذاتي)
o الانزلاق الجانبي (السرعة, والميل الجانبي للطريق)
o الانقلاب Rollover
o التوجيه الزائد Oversteer والتوجيه الناقص Understeer
- نظام التحكم في الاتزان VSC, النظام الاليكتروني للتحكم في الاتزان ESC. ونظام التحكم في الجر .TCS نظرية العمل, الاجزاء, الانواع