Оптимизация конструкции рамы гоночного болида Волкова

Седьмым и последним вариантом для сравнения с исходным вариантом стала рама, в которой была изменена толщина стенки главных дуг с 2,5мм на

2мм. А толщина стенки всех остальных труб снизилась до 1,2мм. Результаты нагружения представлены на рисунке 4.37.

Исходя из результатов нагружения (рисунок 4.37), мы видим, что общее максимальное перемещение при повороте составило 9,35 мм, В

сравнении с исходным вариантом мы наблюдаем увеличение перемещения при повороте всего лишь на 2,61 мм, что никак не повлияет на жесткость рамной конструкции в реальных условиях.

Рисунок 4.37 – Результаты нагружения седьмого варианта

Проанализировав все вышеописанные результаты, мы видим, что наиболее высокое перемещение при торможении и повороте относительно исходного варианта получается при снижении толщины стенок всех имеющихся труб конструкции, но не выходя за пределы разрешенных толщин в регламенте FSAE 2019 или Rules 2019. Дельта перемещения составляет в среднем 1 мм, что находится в пределах допуска конструкции.

Одним из наиболее значимых критериев для проведения данного анализа и изменения толщины стенок труб стало снижение массы общего автомобиля и рамной конструкции в целом. Так, масса исходного варианта

81

конструкции - главные дуги имеют толщину стенки 2,5мм, передний и задний боковые элементы с толщиной стенки 1,5мм, а все остальные основные конструкции с толщиной стенки 1,8мм – составила 28 кг. Масса же последнего измененного варианта (седьмого) - изменена толщина стенки главных дуг с 2,5мм на 2мм; толщина стенки всех остальных труб снизилась до 1,2мм – снизилась до 19,9 кг.

В итоге, произведя все эти изменения с толщинами, мы экономим 8 кг веса на одной только раме. При этом можно сказать, что жесткость конструкции существенно не меняется.

82

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были рассмотрены необходимые требования для проектирования рамной конструкции гоночного болида класса «Формула Студент». Был произведен анализ существующих рамных конструкций данного типа, а также анализ рамных конструкций гоночных болидов команды Togliatti Racing. Была описана технология разработки пространственной рамы и технологическая оснастка для гоночного болида класса Формула Студент. Конструкция рамы удовлетворяет всем техническим требованиям.

Предложена новая методика расчета рамной конструкции на кручение,

позволяющая рассчитать жесткость конструкции в ее любой точке.

Проведена оптимизация рамной конструкции с использованием пакета конечно-элементного моделирования «ANSYS».

83

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.SAE International [Электронный ресурс]// URL:http://students.sae.org/cds/formulaseries/ (дата обращения: 21.02.2018)

2.FSAE RULES 2018 [Электронный ресурс]// URL:http://www.fsaeonline.com/

(дата обращения: 19.11.2017)

3.FSG RULES 2019 [Электронный ресурс]// URL:https://www.formulastudent.de/ (дата обращения: 17.11.2018)

4.A. More, Design, Analysis and Optimization of Space Frame Chassis/ A. More,

C.Chavan, N. Patil//International Journal of Engineering and Technology (IJET)

5.B. Subramanyam, Analysis of Formula Student Race Car / B. Subramanyam,

M.Kollati, K. Praveen-Kumar//International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT)

6.M. Rezaiee, Frame Nonlinear Analysis by Force Method / M. Rezaiee, N. Gharaei-Moghaddam//International Journal of Steel Structures 17(609-629 (2017)

7.P. Baskara, Design and optimization of FSAE chassis using FEA / P. Baskara, J. Chandradass//IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 402 (2018)

8.S. Ravinder, Structural performance analysis of formula SAE car/ S. Ravinder // Jurnal Mekanikal December 2010, No. 31, 46-61:

9.P. Clarke, Technical Introduction for New Teams/ P. Clarke, 2014

10.William B., Design, Analysis and Testing of a Formula SAE Car Chassis/

William B., Riley and Albert R. George // SAE Technical Paper Series. – 2002 – 18с.

11. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х т. Т.3. - 8-е изд. Перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестоковой./ В.И. Анурьев. - М.:

Машиностроение, 2001 . - 864 с.

12. Брюхов А.П., Оценка и оптимизация крутильной жесткости рамы болида

«Формула Студент» ПНИПУ/ Брюхов А.П., Головин Д.В., Козырин Н.С. //

84

Ежегодный журнал «Транспорт. Транспортные сооружения. Экология». –

2015. – 5-19 с.

13. Волкова, Е.И., Методика расчёта бизнес-презентации в рамках проекта

Formula Student/ Волкова, Е.И., Двоеглазова, Н.А. // Ежегодный сборник трудов "Студенческие инженерные проекты".-2017. – 198-204с.

14. Волкова, Е.И., Разработка пространственной рамы для гоночного болида

Black Bullet/ Волкова, Е.И., ШерстобитоваО.О. // VII выпуск журнала

"Точная наука". -2017.-18-20 с.

15. Иванов, А.С. Курсовое проектирование по технологии машиностроения:

Учебное пособие / А.С. Иванов, П.А. Давыденко, Н.П. Шамов. - М.: ИЦ РИОР: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 276 с.

16. Имитация условий аварийного нагружения каркаса спортивного автомобиля класса «Формула Студент» / К.О. Гончаров, А.Л. Кулагин,

А.В. Тумасов, Л.Н. Орлов // Современные проблемы науки и образования.

– 2012. – No 6

17.Косов, Н.П. Технологическая оснастка: вопросы и ответы: Учебное пособие для вузов. [Электронный ресурс] / Н.П. Косов, А.Н. Исаев, А.Г.

Схиртладзе. — Электрон.дан. — М. : Машиностроение, 2007. — 304 с

18. Лебедев, В. А. Технология машиностроения: Проектирование технологий изготовления изделий : учеб.пособие для вузов / В. А. Лебедев, М. А.

Тамаркин, Д. П. Гепта. - Гриф УМО. - Ростов-на-Дону : Феникс, 2008. –

361с.

19. Марочник сталей и сплавов / сост. А. С. Зубченко [и др.] ; под ред. А. С.

Зубченко. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : Машиностроение, 2003. -

782с.

20. Маталин А. А. Технология машиностроения : учеб.для студ. вузов, обуч.

по спец. 151001 напр. "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроит. производств" / А. А. Маталин. - Изд. 3-е, стер. ; Гриф УМО. - Санкт-Петербург [и др.] : Лань, 2010. - 512 с.

85

21. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: анализ конструкций,

элементы расчета:учебник для студентов вузов по специальности

«Автомобили и автомобильное хозяйство». – М.: Машиностроение, 1989.

–304 с.

22.Оснастка технологическая //

URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Оснастка_технологическая (дата обращения: 12.04.2018)

23. Родионов В.Ф., Фиттерман Б.М. Проектирование легковых автомобилей. –

М.: Машиностроение, 1980. – 479 с.

24.Суслов, А. Г. Технология машиностроения : учеб.для вузов / А. Г. Суслов.

-2-е изд., перераб. и доп. ; Гриф МО. - Москва : Машиностроение, 2007. -

429 с.

25.Шерстобитова О.О., Оптимизация технологической оснастки для изготовления рамных конструкций/ Шерстобитова О.О., Волкова Е.И.

//Материалы II международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Актуальные вопросы и перспективные развития современной науки». – 2017. – 165-169 с.

26. Шерстобитова, О.О., Разработка модульной каркасно-сборочной технологической оснастки для производства элементов спортивно-

гоночных автомобилей/ Шерстобитова, О.О., Мошко, Д.А. // Ежегодный сборник трудов "Студенческие инженерные проекты".-2017. – 205-207 с.

27. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учебное пособие для вузов/ А.Ф. Горбацевич, В.А.

Шкред. М: – ООО ИД «Альянс», 2007 – 256 с.

28. Основы технологии машиностроения [Электронный ресурс]: учебник / В.

В. Клепиков [и др.]. - Москва : ИНФРА-М, 2017. - 295 с. (дата обращения:

15.04.2019)

29. Технология машиностроения : учеб.пособие для вузов / под ред. М. Ф.

Пашкевича. - Минск : Новое знание, 2008. - 477 с.

86

30. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х томах Т2 (Под ред. А.Г.

Косиловой 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985, 496 с.,

ил.).

87