Аннотация 2
Введение 4
1 Рассмотрение теоретического аспекта и анализ технических решений по повышению прочности рамы 6
1.1 Гоночный автомобиль карт - особенности и конструкция 6
1.2 Анализ технических решений по проектированию рамы карта 10
2 Конечно-элементная модель построения в программе 21
2.1 Расположение основных элементов рамы карта 21
2.2 Подготовительные работы в программе для создания модели 24
3 Расчет нагрузок на конструкцию рамы карта 30
3.1 Анализ нагрузок и деформации рамы карта 30
3.2 Исследования на жесткость и прочность конструкции рамы 36
4 Повышение эксплуатационных характеристик рамы карта 40
4.1 Анализ жесткости конструкции рам с учетом изменений 40
4.2 Анализ прочности и деформации полученной конструкции рамы 43
Заключение 49
Список используемой литературы и используемых источников 50
Картинг - это автоспорт, шоссейные гонки на автомобилях карт на уменьшенных трассах. Карт - это гоночный автомобиль, малолитражного типа, с открытыми колесами. Картинг - это первая ступень в развитии гонок Формула 1. Многие гонщики мира Формулы 1 начинали свою карьеру в картинге, в связи с этим картинг это скорее детский автоспорт. В связи с несложностью управления, картинг часто воспринимается как развлечение. Во многих городах строятся небольшие трассы, организуются пункты проката.
В работе мы будем рассматривать картинг не как развлечение, а как автоспорт. Карты для автоспорта существенно отличаются от картов в пунктах проката. Профессиональные гоночные карты снабжаются двухтактными моторами, в отличие от прокатных картов, которые снабжены четырехтактным мотором.
Целью работы является разработка мероприятия для повышения эксплуатационных характеристик рамы транспортного средства класса «карт».
Для выполнения цели работы необходимо решить ряд задач:
1. Провести анализ конструктивных особенностей карта.
2. Рассмотреть имеющиеся технические решения. Подобрать наиболее подходящую компоновку карта. Рассмотреть аналоги
3. Разработать сравнительный анализ конструкционной прочности рамы и жесткости базовой конструкции.
4. Разработать мероприятия по повышению эксплуатационных характеристик рамы карта
Объектом исследования является - центр инжиниринга Тольяттинского государственного университета «Формула студент»
Предмет исследования - гоночный карт. В данной работе мы будем рассматривать с помощью конструкторской программы жесткость и пластичные деформации. Эти параметры представлены в различной литературе, на которую мы и будем ссылаться. Рассмотрим коэффициент жесткости, которым должен соответствовать гоночный карт. Рассмотрим различные материалы труб, различные сечения труб. Сопоставим из сравнительных таблиц табличные показатели различных марок стали. Увидим, как толщина стенки влияет на тот или другой параметр. Проведем анализ пространственного каркаса рамы карта. Изменим в каркасе одну и ту же дугу на различные расстояния. Прорисуем в программе сам пространственный каркас. Проведем импорт и экспорт файлов для дальнейшего программного анализа. Получим требуемый коэффициент жесткости, который позволит нам создать раму гоночного карта. Поучаствуем в разработке конструкции рамы карта. Наглядно увидим результат, на который мы рассчитывали в данной работе. Разберем и проанализируем работы авторов, которые публиковались ранее. Найдем их положительные и отрицательные стороны в работах. Определим чем авторы руководствовались в своих работах. Почему выбрали тот или иной показатель для достижения своих задач. Насколько правильные задачи они ставили в своих работах. Будем определять выигрышную конструкцию рамы карты, основываясь на предыдущий опыт авторов.
В ходе работы для достижения цели были решены ряд задач:
1. Проведен анализ особенностей конструкции рамы карта, представлены различные работы по техническим решениям, применяемым для разработки конструкции рамы.
2. Представлена конечно-элементная модель, разработана 3D- модель в программе Компас исходной рамы карта стандартной модификации, и карт с трубой по заданным сечениям. Проведен расчет и выявлены недоставки исходной модели карта.
3. Проведен анализ исходной рамы конструкции карта. Проведены исследования по деформации и напряжению рамы при ударах сбоку и сзади, проведены расчеты запаса прочности и жесткости рамы.
4. Выбрана рама из стали и большим расположением труб в средней части. Проведен сравнительный анализ жесткости рамы. Рассчитан запас прочности. запас прочности составил 2,6 единицы, что больше, чем в исходной конструкции на 60%. Рама показала себя с хорошей стороны и при имитациях удара сбоку и сзади. Рама также хорошо себя показала при имитации ударов сзади и с боку.
Цель работы достигнута. Модернизированная рама имеет высокие эксплуатационные характеристики. Разработанная рама может быть применена при создании профессионального гоночного карта. Она отвечает всем требованиям безопасности, и обеспечит безопасность пилоту карта. В целом модернизированная рама из стали 30ХГСА с размерами в средней части 325 мм - это хорошее решение для гоночного карта. Это конструкция при меньшем весе позволяет достичь самой большой жесткости, запас прочности составил 2,6 единицы, что больше, чем в исходной конструкции на 60% . Рама показала себя с хорошей стороны и при имитациях удара сбоку и сзади. Модернизированная рама отвечает всем требованиям к гоночным картам, участвующих в шоссейных гонках.
