هندسة السيارات

 Automotive Engineering

http://thumb1.shutterstock.com/display_pic_with_logo/109411/307247054/stock-photo-automotive-engineer-representing-jobs-occupation-and-word-307247054.jpg

 

هندسة سيارات 1- Automotive Engineering I

-        مقدمة

-        الكميات الفيزيائية Physical Quaintly

كمية المادة هي خاصية فيزيائية لظاهرة, أو جسم, أو مادة والتي يمكن تقديرها عن طريق القياس. وتنقسم إلى كميات عددية scalar quantities, وكميات متجهة vector quantities. الكميات العديدة يعبر عنها  برقم number, عادة رقم حقيقي ووحدة unit. الكمية المتجهة لها مقدار magnitude واتجاه, مثال: (مقدار السرعة speed هو الكمية العددية للسرعة velocity المتجهة).

http://thecartech.com/subjects/auto_eng/Physical Quantities.htm Physical quantity

http://thecartech.com/subjects/engine/calculations_and_science.htm  Calculations and science

https://en.wikipedia.org/wiki/Physical_quantity
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_physical_quantities
https://simple.wikipedia.org/wiki/Physical_quantity

-        الوحدات العالمية SI units

يتألف النظام الدولي للوحدات من:
 وحدات أساسية  Base units 
 وحدات مكملة
وحدات مشتقة Derived units
وحدات مشتقة أطلق على بعضها أسماء خاصة
بادئات لتكوين المضاعفات والأجزاء العشرية  SI prefix
وحدات من خارج النظام الدولي للوحدات أجيز استخدامها
وحدات تستخدم مع النظام الدولي للوحدات ولا ينصح باستخدامها

http://thecartech.com/subjects/auto_eng/auto_a.aspx

http://thecartech.com/subjects/machine_elements_design/SI_Units.aspx

http://thecartech.com/subjects/Physics/SI_Units.htm

https://en.wikipedia.org/wiki/SI_base_unit
https://en.wikipedia.org/wiki/International_System_of_Units

يتم التعريف هنا بالكميات الفيزيائية بشكل عام. ثم يتم شرحها على تطبيقات بمجال السيارات بشكل خاص. ويتم التركيز على كيفية كتابة رموزها, والقواعد المتبعة في كتابة الوحدات.

 

الكميات الفيزيائية والوحدات:

الطول (المسافة) Length: يدخل في بيان ابعاد السيارة, وابعاد اجزاء السيارة, والمسافة المقطوعة بالسيارة. (وحدات الطول units, “المضاعفات, والأجزاء “SI multiples and sub-multiples). الوحدة (متر, m).

https://en.wikipedia.org/wiki/Length
https://en.wikipedia.org/wiki/Distance
https://en.wikipedia.org/wiki/Metre

http://www.carbodydesign.com/archive/2007/02/15-peugeot-4007/Peugeot-4007-dimensions-1-lg.jpg

الزمن Time: زمن الرحلة. (s)- وتستخدم الدقيقة minute والساعة hour (وحدات غير عالمية ويجوز استخدامها مع الوحدات العالمية). الوحدة (ثانية, s).

https://en.wikipedia.org/wiki/Time
https://en.wikipedia.org/wiki/Second

http://forums.azbilliards.com/attachment.php?attachmentid=245892&d=1351301038

الزاوية Angle: زاوية الميل بوحدات درجة دائرية radian (rad) ويجوز استخدام الدرجات (o) مع الوحدات العالمية. الوحدة (زاوية دائرية, rad = 1 (180o/π)).

https://en.wikipedia.org/wiki/Angle
https://en.wikipedia.org/wiki/Radian

https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRwg-mCnR0-Db28QRSfjyaa1y_c-gV0Nf_uzxnU9aYNXiyr2CcI

السرعة الزاوية Angular velocity (الزوايا/ الزمن): زاوية/ ثانية rad/s, وتستخدم لفة/ دقيقة rpm (وحدات غير عالمية ويجوز استخدامها مع الوحدات العالمية). الوحدة (زاوية دائرية/ ثانية, rad/s).

https://en.wikipedia.org/wiki/Angular_velocity
https://en.wikipedia.org/wiki/Radian_per_second

السرعة الخطية Velocity (المسافة/ الزمن): سرعة السيارة km/h. السرعة الخطية لمحور العجل (السرعة الزاوية للعجل × نصف القطر العجلة). الوحدة (متر/ثانية, m/s).

https://en.wikipedia.org/wiki/Velocity
https://en.wikipedia.org/wiki/Speed  
https://en.wikipedia.org/wiki/Metre_per_second

https://nowcom.files.wordpress.com/2010/08/odometer.jpg

التعجيل Acceleration (التسارع "عجلة موجبة", التباطء "عجلة سالبة") (معدل التغيير في السرعة): تسارع السيارة, تباطء السيارة, عجلة الجاذبية الأرضية. الوحدة (متر/ث2, m/s2), عجلة الجاذبية الأرضية (g) = 9.81 م/ث2.

https://en.wikipedia.org/wiki/Acceleration
https://en.wikipedia.org/wiki/Metre_per_second_squared
https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_acceleration  

الكتلة Mass: تعريف الكتلة, وعلاقتها بالوزن Weight. (كتلة السيارة, وزن السيارة). وحدة الكتلة: (كيلوجرام, kg), (الوزن = الكتلة × عجلة الجاذبية الأرضية,  w = m g), وحدة الوزن (نيوتن, N = 1 kg m/s2).

* الميزان: الذي يستخدم لقياس الوزن له تدريج بوحدات الكتلة (كجم), والرقم الذي يشير إليه العداد يعني أن المقاس هو مقدار الكتلة الخاصة بوزن الجسم "عند قياسها على سطح الكرة الأرضية.

https://en.wikipedia.org/wiki/Mass
https://en.wikipedia.org/wiki/Weight
https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_gravity
 

http://practicalphysics.org/images/PP_Physical_quantities.jpg

المساحة Area (طول × طول): (المساحة الامامية للسيارة. + مساحة سطح المكبس). الوحدة (متر2, m2).

https://en.wikipedia.org/wiki/Area
https://en.wikipedia.org/wiki/Square_metre         

http://www.buildyourownracecar.com/wp-content/uploads/Aerodynamics_FrontalArea.png

الحجم Volume (طول × طول × طول): حجم غرفة الاحتراق, سعة المحرك, حجم كمية الوقود (لتر letter- وحدة يجوز استخدامها مع الوحدات العالمية). الوحدة (متر3, m3), 1 لتر= 1000 سم3.

https://en.wikipedia.org/wiki/Volume
https://en.wikipedia.org/wiki/Cubic_metre

القوة Force (كتلة × عجلة, الوزن): قوة الغاز على سطح المكبس (ضغط × مساحة F = p x A), مقاومة الهواء Air resistance, قوة الفرامل Brake force, قوة مقاومة الصعود Gradient resistance, مقاومة التدحرج Rolling resistance, مقاومة الجر Drag force, قوى القصور الذاتي Inertia force. الوحدة (نيوتن, N = 1 kg m/s2).

https://en.wikipedia.org/wiki/Force
 https://en.wikipedia.org/wiki/Newton_(unit)

الضغط  Pressure  (قوة/ مساحة): ضغط تمدد الغازات على سطح المكبس, ضغط نفخ الإطارات. الوحدة (بسكال, = 1 N/m2 = 1 kg/(m.s2) Pa). يجوز استخدام وحدة (جوي atm) مع الوحدات العالمية.  

https://en.wikipedia.org/wiki/Pressure
https://en.wikipedia.org/wiki/Pascal_(unit)

http://www.altrider.com/images/thumbnail/product_large/feature-tirepro-dial-tire-pressure-gauge.jpg

العزم Torque (قوة × مسافة "عمودية"): عزم المحرك, عزم العجل. الوحدة (نيوتن متر, N m).

https://en.wikipedia.org/wiki/Torque
https://en.wikipedia.org/wiki/Newton_metre

الشغل Work (قوة × مسافة "نفس الاتجاه"): شغل المكبس, تحويل طاقة السيارة إلى شغل. الوحدة (جول,  J =1 N m).

https://en.wikipedia.org/wiki/Work_(physics)
https://en.wikipedia.org/wiki/Joule

القدرة Power (معدل بذل الشغل, العزم × السرعة الزاوية): الوحدة (وات, W = 1 J/s).

https://en.wikipedia.org/wiki/Power_(physics)
https://en.wikipedia.org/wiki/Watt

استهلاك الوقود Fuel Consumption (لتر/ 100 كم), كمية الوقود المستهلكة لكل 100 كم مقطوع (mpg وحدات إمبريالية/ الوحدات العرفية الامريكية).

https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_economy_in_automobiles

 

https://simple.wikipedia.org/wiki/Imperial_units
https://en.wikipedia.org/wiki/Imperial_units
https://en.wikipedia.org/wiki/Imperial_and_US_customary_measurement_systems
https://en.wikipedia.org/wiki/United_States_customary_units

 

 

-         انظمة السيارة )نظرية العمل, الاجزاء, الانواع(:

§       المحرك Engine (مصدر طاقة الحركة للسيارة, تحويل الطاقة الكيميائية المخزنة بالوقود إلى طاقة حرارية, ثم تحويلها إلى طاقة ميكانيكية). يقوم عمود المرفق بنقل عزم وقدرة المحرك إلى الحذافه, ومنه إلى القابض).

§       القابض Clutch (نقل العزم والحركة من المحرك إلى ناقل الحركة).

§       ناقل الحركة Manual Transmission / صندوق التروس (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 (نقل الحركة).

§       علبة التروس الفرقية Differential/ الدفرنس (تكبير العزم- تخفيض السرعة, ونقل العزم إلى العجلات).

§       المحاور Axles (نقل الحركة).

§       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      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