Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1. Обзор 3В-принтеров и SD-печати 8
1.1 3D прототипирование 8
1.2 Устройство 3Д принтеров 9
1.3 Как и что можно печатать на 3D принтере 12
1.4 Материалы для печати на 3D-принтере 14
1.5 Используемая модель 15
1.6 3Д моделирование болида 17
2. Аэродинамика гоночной машины 21
2.1 Основы аэродинамики гоночной машины 21
2.2 Аэродинамическая прижимная сила и производительность 24
2.3 Создание и измерение аэродинамических сил 25
3. Аэродинамические трубы 30
3.1 Классификация аэродинамических труб 30
3.2 Конструкция аэродинамической трубы 31
3.3 Тестирование в аэродинамической трубе 35
4. Тяговый расчёт 38
4.1 Исходные данные болида «Формула студент» 2019 38
4.2 Аэродинамика болида 39
4.3 Определение передаточного числа главной передачи 41
4.4 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя 42
4.5 Определение передаточного числа главной передачи 44
4.6 Тяговый баланс автомобиля 44
4.7 Динамические характеристики автомобиля 47
4.8 Разгон автомобиля 48
4.9 Время и путь разгона 51
4.10 Мощностной баланс автомобиля 54
5. Описание стенда для исследования аэродинамических характеристик 56
6. Экспериментальное исследование аэродинамических характеристик в аэродинамической трубе и программе 59
6.1 В аэродинамической трубе 59
6.2 В программе 60
7. Требования безопасности при работе с 3Д-принтером 63
8. Расчет экономической эффективности использования3д-моделей для определения аэродинамических параметров спортивных болидов формулы студент 65
8.1 Расчет предпроизводственных затрат на НИиОКР 67
8.2 Расчет общих затрат на выполнение НИОКР 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
Список используемой литературы 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А Спецификации 77
Аэродинамические характеристики - это параметры, которые влияют на максимальную скорость, устойчивость автомобиля и расход топлива.
При передвижении воздушные потоки обтекают автомобиль и оказывают давление на его поверхность. На максимальную скорость и динамику влияет сила аэродинамического сопротивления, направленная противоположно направлению движению. Длины путей движения воздуха под автомобилем и над ним существенно разняться, следовательно, обтекаемому сверху воздушному потоку приходится проходить его с большей скоростью, нежели потоку движущемуся внизу автомобиля. Далее вступает в действие закон Бернулли, по которому, чем больше скорость, тем меньше давление и наоборот. Поэтому внизу автомобиля создается область повышенного давления, а сверху - пониженного. В результате получаем подъемную силу.
Силу аэродинамического сопротивления и подъемную силу определяют экспериментальным методом путем продувки автомобиля или его модели в аэродинамических трубах. Меня интересует возможно ли использовать 3д печать для создания модели болида с последующей продувкой его в аэродинамической трубе, и насколько точными будут результаты.
В данном дипломном проекте разработана 3д модель болида формулы студент для определения аэродинамических характеристик на стенде с аэродинамической трубой.
Я взялся за работу над этим дипломным проектом, потому что мне было очень интересно узнать, возможно ли использовать уменьшенные 3д модели болидов для определения реальных аэродинамических параметров. Ведь это позволит проще и точнее конструировать полноценный болид. Для этого были поставлены следующие цели: изучить основы аэродинамики, основы 3д печати, конструкцией и классификацией аэродинамических труб, на опыте исследовать силу и коэффициент аэродинамического сопротивления.
В ходе исследования, были изучены аэродинамические характеристики масштабной 3Д-модели болида «Формула Студент», а также зависимость этих характеристик от габаритной площади болида и скорости движения.
В разделе Описание стенда для исследования аэродинамических характеристик были рассмотрены его характеристики и что он из себя представляет.
В разделе Требования безопасности при работе с 3д-принтером были разработаны требования безопасности и проводимые мероприятия для снижения нарушений мер безопасности при работе с 3Д-принтером.
В разделе Расчет экономической эффективности использования 3д- моделей для определения аэродинамических параметров спортивных болидов формулы студент, произведен расчет экономических затрат на изготовление макета.
В разделе Экспериментальное исследование аэродинамических характеристик в аэродинамической трубе и программе получил данные для анализа и конечного вывода.
После анализа полученных данных, я сделал вывод о том, что коэффициент аэродинамических характеристик не зависит от скорости движения автомобиля, а зависит от формы болида (габаритной площади болида). Также что можно использовать масштабную 3Д-модель болида для нахождения аэродинамических характеристик.
В результате исследовательской работы я узнал, какие бывают аэродинамические характеристики и трубы для проведения исследования, какие есть способы печати, материалы и где они могут применяться. Также выяснил, как проводят испытания моделей в аэродинамической трубе.
