Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Основы аэродинамики автомобиля 7
1.1 Введение в аэродинамику 7
1.2 Подъемная и прижимная силы 11
Вывод по разделу: 15
2 Создание модели 16
2.1 Компас-3Д 18 16
2.2 3Д моделирование болида 18
Вывод по разделу: 22
3 3Д-Принтер 23
3.1 Принцип работы 23
3.2 Устройство 3Д принтера 24
3.3 Используемая модель 25
Вывод по разделу: 27
4 Выбор материала 28
4.1 ABS 28
4.2 PLA 29
4.3 ASA 30
4.4 PET 31
4.5 PETG 32
4.6 Поликарбонат 33
4.7 Высокоэффективные полимеры (PEEK, PEKK, ULTEM) 33
4.8 Полипропилен 35
4.9 Нейлон 35
4.10 Композиты 36
4.11 Гибридные материалы 38
4.12 Алюминий 38
4.13 Растворимые материалы 39
4.14 Гибкие материалы 41
Вывод по разделу: 41
5 Описание стенда для исследования аэродинамических характеристик 42
Вывод по разделу: 45
6 Экспериментальное исследование аэродинамических характеристик в аэродинамической трубе 46
Вывод по разделу: 49
7 Тяговый расчет 50
7.1 Исходные данные болида «Формула студент» 2019 50
7.2 Аэродинамика болида 52
7.3 Определение передаточного числа главной передачи 55
7.4 Расчет внешней скоростной характеристики двигателя 56
7.5 Определение передаточного числа главной передачи 58
7.6 Тяговый баланс автомобиля 59
7.7 Динамические характеристики автомобиля 62
7.8 Разгон автомобиля 64
7.9 Время и путь разгона 67
7.10 Мощностной баланс автомобиля 71
8 Требования безопасности при работе с 3Д-принтером 72
9 Расчет экономической эффективности использования 3д-моделей для определения аэродинамических параметров спортивных болидов формулы студент 75
Заключение 85
Список используемой литературы 87
Приложение А 90
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.
В данной дипломной работе разработана 3д модель болида формулы студент для определения аэродинамических характеристик на стенде с аэродинамической трубой.
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.
На основании проведенного исследования и последующего анализа, можно с уверенностью утверждать, что аэродинамика имеет огромное влияние на автомобиль. Даже имея мощный двигатель, невозможно полностью реализовать его потенциал, если, при помощи аэродинамики, не обеспечивается достаточная прижимная сила.
После анализа полученных данных, сделан вывод о том, что коэффициент аэродинамических характеристик не зависит от скорости движения автомобиля, а зависит от формы болида (габаритной площади болида). А также что можно использовать масштабную 3Д-модель болида для нахождения аэродинамических характеристик.
В данном дипломном проекте, был разработан и изготовлен 3-д макет болида формула студент, для определения коэффициента аэродинамического сопротивления.
В разделе Требования безопасности при работе с 3-д принтером были разработаны требования безопасности и мероприятия по безопасности.
В разделе Расчет экономической эффективности использования 3д- моделей для определения аэродинамических параметров спортивных болидов формулы студент, произведен расчет экономических затрат на изготовление макета.
Данный макет, будет использоваться в учебных целях на кафедре «Проектирование и эксплуатация автомобилей» института машиностроения Тольяттинского Государственного Университета.
