Аннотация 2
Введение 4
1. Состояние вопроса 6
1.1. Актуальность разработки электроболида 6
1.2. Цель и задачи проекта 7
2. Требования регламента к несущей конструкции 9
2.1. Шаблон перцентиля 9
2.2. Шаблон кокпита 11
2.3. Шаблон поперечного сечения 12
2.4. Основные требования к конструкции рамы 12
3. Конструирование гоночного электроболида с оптимизацией несущей конструкции 18
3.1. Проектирование ходовой части автомобиля 18
3.2. Тягово-динамический расчет 23
3.3. Разработка конструкции аккумулятора 37
3.4. Проектирование рамы гоночного болида на электротяге 43
Заключение 54
Список используемой литературы и используемых источников 55
«Formula Student» - инженерный студенческий проект, соединяющего в себе образовательную, спортивную и инженерную составляющие в рамках которого разрабатываются гоночные автомобили как с ДВС, так и с электрической силовой установкой. Работа над проектом предполагает участие студентов различных направлений обучения, объединенных в инженерную команду. Разрабатываемый болид должен быть спроектирован и построен в течение одного года, а также соответствовать техническому регламенту международных соревнований «Formula Student», организатором которых выступает сообщество автомобильных инженеров SAE. В проекте принимают участие студенческие команды, представляющие различные высшие учебные заведения по всему миру.
Тольяттинская команда Togliatti Racing Team была создана на базе Тольяттинского государственного университета в 2008 году. За время существования команды ее участниками было построено девять гоночных болидов класса «Formula Student», а также команда неоднократно принимала участие в соревнованиях - как в России, так и за рубежом.
В 2014 году команда заняла 8 место в общем зачете на соревнованиях «Formula Student Russia 2014», впервые представив разработанный болид.
В 2015 году более успешное выступление с новой машиной позволило занять 3 призовое место.
В 2017 году был построен пятый гоночный болид «Violet Demon», с которым команда выступила на соревнованиях в России, а также хорошо показала себя на международных соревнованиях в Венгрии и Италии.
В 2018 году был разработан шестой по счету гоночный болид «Black Scorpion», с которым команда приняла участие в международных соревнованиях «Formula Student Italy 2018» в Италии, а также в Москве на соревнованиях «Formula Student Moscow 2018». По итогам общего зачета команда заняла 1 место из 12 команд, участвовавших в российских соревнованиях.
В 2019 году команда Togliatti Racing Team команда приняла участие в соревнованиях «Formula Student Italy 2019», где выиграла малой номинации по топливной экономичности Fuel Efficiency, представив болид «Black Scorpion G2», а по итогам общего зачета команда заняла 13 место из 43, показав лучший результат среди российских команд на международном уровне.
В 2020 году команда подтвердила свой статус чемпиона России, выступив с новой разработкой - гоночным болидом «Red Scorpion G3».
В 2021 году команда ТГУ Togliatti Racing Team стала четырехкратным победителем российских соревнований в классе CV (с болидом на двигателе внутреннего сгорания).
В рамках статических дисциплин был также представлен гоночный болид «EScorpion» - первый болид, разработанный командой для класса EV (с электрической силовой установкой). Команда заняла 3 место в общем зачете, а также 1 место в презентации бизнес-плана и 3 место в защите дизайна конструкции и отчете о стоимости производства.
Опыт выступления позволил выявить слабые стороны несущей конструкции автомобиля и поставить задачи ее по оптимизации с целью участия как в статических, так и в динамических дисциплинах соревнований Formula Student 2022 года.
Разработка и создание гоночного автомобиля класса Formula Student - непростая инженерная задача, в которой необходимо учитывать различные факторы и находить оптимальные компоновочные решения.
Важнейшим элементом такого автомобиля является рама - несущая конструкция. Миссия инженеров - разработать оптимальную конструкцию, которая способна обеспечить необходимую жесткость конструкции при наименьшем весе.
В данной работе был комплексно рассмотрен вопрос оптимизации несущей конструкции болида на электрической тяге «EScorpion».
В первой главе были описаны актуальность разработки электроболида, цели и задачи международного проекта Formula Student.
Во второй главе были представлены требования регламента FS Rules 2022 относительно несущей конструкции, перечислены ее составляющие и требования к материалам.
В третьей главе было приведено последовательное описание конструирования электроболида с оптимизацией рамы, включающее проектирование ходовой части, тягово-динамический расчет, разработку конструкции аккумулятора.
В ходе работы был проведен сравнительный анализ веса рамных конструкций, созданных ранее болидов с ДВС, создана одномерная расчетная модель, а также проведены прочностные анализы оптимизированной конструкции. Также в завершении был рассмотрен вопрос соответствия оптимизированной конструкции косвенным требованиям регламента, относящимся к разработке электроболидов.
В результате работы была разработана оптимальная рама электроболида, с последующим изготовлением для участия в соревнованиях Formula Student 2022 года.
