📄Работа №213814
Тема: Разработка пневматической системы переключения передач гоночного автомобиля класса "Formula Student"
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
Автомобили и автомобильное хозяйство
Объем:
59 листов
Год:
2025
Просмотров:
7
4600
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 2
Введение 5
1 Состояние вопроса 8
1.1 Характеристика соревнований Formula Student 8
1.2 Виды коробок передач: типы и функции 9
1.3 Системы управления механической и роботизированной трансмиссией
гоночных автомобилей других серий: конструкции и особенности 12
2 Исследование вводных данных 17
2.1 Определение конструктивных параметров автомобиля 17
2.2 Выбор наиболее перспективного прототипа 37
3 Проектирование и расчет 41
3.1 Определение исходных данных 41
3.2 Проектирование конструкции 42
Заключение 55
Список используемой литературы и используемых источников 57
Введение 5
1 Состояние вопроса 8
1.1 Характеристика соревнований Formula Student 8
1.2 Виды коробок передач: типы и функции 9
1.3 Системы управления механической и роботизированной трансмиссией
гоночных автомобилей других серий: конструкции и особенности 12
2 Исследование вводных данных 17
2.1 Определение конструктивных параметров автомобиля 17
2.2 Выбор наиболее перспективного прототипа 37
3 Проектирование и расчет 41
3.1 Определение исходных данных 41
3.2 Проектирование конструкции 42
Заключение 55
Список используемой литературы и используемых источников 57
📖 Введение
Formula Student - это международное инженерное соревнование, цель которого, объединить студентов технических вузов со всего мира в стремлении разработать, произвести и испытать полноценный гоночный автомобиль. Конкуренция, между командами по всему миру, требует не только технических компетенций, но и умения принимать грамотные решения при проектировании, ориентируясь на полученный реальный инженерный опыт, государственные стандарты, регламент и ресурсы команды.
Соревнования Formula Student проводятся с 1981 года, когда в США был впервые проведён студенческий конкурс инженерных команд Formula SAE. Первоначально целью соревнования было обучение студентов навыкам проектного мышления, однако уже в 90-х годах прошлого века движение распространилось за пределы Северной Америки. Первыми Европейскими соревнованиями считаются Formula Student UK, которые прошли на легендарной трассе Сильверстоун. Позже Formula Student получила популярность - в Германии, Италии, Австрии, Венгрии и других странах. В России первые официальные старты прошли в 2012 году, и с тех пор интерес к серии в нашей стране и во всем мире устойчиво растёт.
Современные соревнования включают в себя 3 класса гоночных автомобилей: автомобили с ДВС (CV), с электрической силовой установкой (EV), а также автономные болиды (DV). Помимо динамических дисциплин, команды соревнуются в уровне проектных решений, бизнес-обосновании и конструкторской документации к своим автомобилям. Первостепенное внимание уделяется безопасности водителя, конструкции и жёстким требованиям регламента.
Для правильной работы студенческой команды в рамках разработки гоночного автомобиля и качественного выступления на дисциплине Design Event, автомобиль разделяется на несколько основных систем:
- силовая установка,
- подвеска,
- несущая структура,
- трансмиссия,
- аэродинамика,
- эргономика.
Эргономика является наиболее противоречивой системой для доработки среди команд. Противоречия основаны на увеличении веса конструкции, связанного с изменением расположения органов управления, которые вызваны требованием регламента использовать нескольких пилотов. Основная задача эргономики - улучшить комфорт пилота, снять с него лишние нагрузки и помочь сосредоточиться только на управлении автомобилем. Регламентом соревнований запрещено использовать различные усилители рулевой и тормозной системы, что ограничивает технологии, во имя увеличения безопасности. Одним из активно изменяемых узлов зоны эргономики считается актуатор коробки переключения передач.
Целью данной работы является разработка новой системы переключения передач для автомобиля Formula Student, обеспечивающей повышенную скорость и надежность переключения передачи при минимальной массе, с максимальным комфортом для водителя и учётом всех действующих требований регламента.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
- провести анализ действующего регламента Formula Student 2025 года применительно к пневматическим системам;
- изучить существующие подходы к проектированию систем управления трансмиссией в Российских и зарубежных командах соревнований;
- сформировать исходные проектные данные на основе компоновки болида;
рассчитать основные характеристики всей системы и отдельных её
частей;
- разработать, оптимизировать и интегрировать конструкцию пневматической системы используя CAD системы.
- Установить систему на автомобиль, провести калибровку и испытания для успешного участия автомобиля в динамических дисциплинах грядущих соревнований.
Научно-техническая значимость данной работы заключается в попытке разработать собственную систему, ориентируясь на решения других команд с целью снизить нагрузку на пилота во время заездов и повысить ходовые характеристики. Практическая ценность проекта определяется возможностью внедрения разработанной конструкции в состав автомобиля нового сезона Formula Student.
Соревнования Formula Student проводятся с 1981 года, когда в США был впервые проведён студенческий конкурс инженерных команд Formula SAE. Первоначально целью соревнования было обучение студентов навыкам проектного мышления, однако уже в 90-х годах прошлого века движение распространилось за пределы Северной Америки. Первыми Европейскими соревнованиями считаются Formula Student UK, которые прошли на легендарной трассе Сильверстоун. Позже Formula Student получила популярность - в Германии, Италии, Австрии, Венгрии и других странах. В России первые официальные старты прошли в 2012 году, и с тех пор интерес к серии в нашей стране и во всем мире устойчиво растёт.
Современные соревнования включают в себя 3 класса гоночных автомобилей: автомобили с ДВС (CV), с электрической силовой установкой (EV), а также автономные болиды (DV). Помимо динамических дисциплин, команды соревнуются в уровне проектных решений, бизнес-обосновании и конструкторской документации к своим автомобилям. Первостепенное внимание уделяется безопасности водителя, конструкции и жёстким требованиям регламента.
Для правильной работы студенческой команды в рамках разработки гоночного автомобиля и качественного выступления на дисциплине Design Event, автомобиль разделяется на несколько основных систем:
- силовая установка,
- подвеска,
- несущая структура,
- трансмиссия,
- аэродинамика,
- эргономика.
Эргономика является наиболее противоречивой системой для доработки среди команд. Противоречия основаны на увеличении веса конструкции, связанного с изменением расположения органов управления, которые вызваны требованием регламента использовать нескольких пилотов. Основная задача эргономики - улучшить комфорт пилота, снять с него лишние нагрузки и помочь сосредоточиться только на управлении автомобилем. Регламентом соревнований запрещено использовать различные усилители рулевой и тормозной системы, что ограничивает технологии, во имя увеличения безопасности. Одним из активно изменяемых узлов зоны эргономики считается актуатор коробки переключения передач.
Целью данной работы является разработка новой системы переключения передач для автомобиля Formula Student, обеспечивающей повышенную скорость и надежность переключения передачи при минимальной массе, с максимальным комфортом для водителя и учётом всех действующих требований регламента.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
- провести анализ действующего регламента Formula Student 2025 года применительно к пневматическим системам;
- изучить существующие подходы к проектированию систем управления трансмиссией в Российских и зарубежных командах соревнований;
- сформировать исходные проектные данные на основе компоновки болида;
рассчитать основные характеристики всей системы и отдельных её
частей;
- разработать, оптимизировать и интегрировать конструкцию пневматической системы используя CAD системы.
- Установить систему на автомобиль, провести калибровку и испытания для успешного участия автомобиля в динамических дисциплинах грядущих соревнований.
Научно-техническая значимость данной работы заключается в попытке разработать собственную систему, ориентируясь на решения других команд с целью снизить нагрузку на пилота во время заездов и повысить ходовые характеристики. Практическая ценность проекта определяется возможностью внедрения разработанной конструкции в состав автомобиля нового сезона Formula Student.
✅ Заключение
В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы была разработана пневматическая система переключения передач для гоночного болида класса Formula Student, представляющая собой современное и технологичное решение, ориентированное на повышение надежности и скорости функционирования трансмиссии.
На первом этапе проектирования был проведён всесторонний анализ конструктивных решений, применяемых в аналогичных системах другими командами, участвующими в международных соревнованиях Formula Student. Это включало изучение как зарубежных, так и отечественных реализаций, что позволило выделить ключевые преимущества и недостатки различных технических решений. На основании полученной информации был сформирован перечень технических требований, в полной мере соответствующих задачам команды и особенностям конструкции болида.
Особое внимание в работе уделено соответствию пневматической системы актуальному немецкому регламенту Formula Student 2025, который содержит строгие требования к безопасности, эргономике, массо-габаритным характеристикам и надежности узлов. Такой подход позволил обеспечить не только высокие эксплуатационные характеристики системы, но и полное соответствие техническим требованиям, предъявляемым к автомобилям- участникам соревнований.
В техническом плане разработанная система использует сжатый воздух в качестве рабочего тела, а в качестве исполнительного механизма применён пневматический цилиндр, интегрированный в конструкцию коробки передач. Применение пневматического привода позволило существенно повысить скорость переключения передач и сократить временные потери при разгоне, что напрямую влияет на результат соревнований. Кроме того, была обеспечена компактность установки и снижена масса системы за счёт оптимального распределения нагрузок и применения облегчённых материалов при сохранении необходимого уровня прочности.
Также в рамках работы были выполнены расчёты, моделирование и 3D- проектирование компонентов системы, что позволило провести предварительную верификацию конструктивных решений ещё на этапе цифрового проектирования. Изготовление и сборка опытного образца системы осуществлялись с использованием современного оборудования и технологий, что обеспечило высокое качество конечного изделия.
Разработанная пневматическая система была установлена на гоночный болид команды и прошла первичные стендовые и полевые испытания. По результатам тестирования подтверждена её работоспособность, надёжность и готовность к применению в условиях реальных соревнований. Система продемонстрировала стабильное функционирование и высокий отклик при переключении передач, что позволяет рассчитывать на её успешное использование в рамках ближайших этапов Formula Student Russia.
Таким образом, цели и задачи, поставленные на этапе начала выполнения выпускной квалификационной работы, были успешно достигнуты. Полученные в ходе работы результаты могут быть использованы в дальнейших этапах разработки болида, а также послужить основой для последующих усовершенствований и внедрения более сложных автоматизированных систем управления трансмиссией.
На первом этапе проектирования был проведён всесторонний анализ конструктивных решений, применяемых в аналогичных системах другими командами, участвующими в международных соревнованиях Formula Student. Это включало изучение как зарубежных, так и отечественных реализаций, что позволило выделить ключевые преимущества и недостатки различных технических решений. На основании полученной информации был сформирован перечень технических требований, в полной мере соответствующих задачам команды и особенностям конструкции болида.
Особое внимание в работе уделено соответствию пневматической системы актуальному немецкому регламенту Formula Student 2025, который содержит строгие требования к безопасности, эргономике, массо-габаритным характеристикам и надежности узлов. Такой подход позволил обеспечить не только высокие эксплуатационные характеристики системы, но и полное соответствие техническим требованиям, предъявляемым к автомобилям- участникам соревнований.
В техническом плане разработанная система использует сжатый воздух в качестве рабочего тела, а в качестве исполнительного механизма применён пневматический цилиндр, интегрированный в конструкцию коробки передач. Применение пневматического привода позволило существенно повысить скорость переключения передач и сократить временные потери при разгоне, что напрямую влияет на результат соревнований. Кроме того, была обеспечена компактность установки и снижена масса системы за счёт оптимального распределения нагрузок и применения облегчённых материалов при сохранении необходимого уровня прочности.
Также в рамках работы были выполнены расчёты, моделирование и 3D- проектирование компонентов системы, что позволило провести предварительную верификацию конструктивных решений ещё на этапе цифрового проектирования. Изготовление и сборка опытного образца системы осуществлялись с использованием современного оборудования и технологий, что обеспечило высокое качество конечного изделия.
Разработанная пневматическая система была установлена на гоночный болид команды и прошла первичные стендовые и полевые испытания. По результатам тестирования подтверждена её работоспособность, надёжность и готовность к применению в условиях реальных соревнований. Система продемонстрировала стабильное функционирование и высокий отклик при переключении передач, что позволяет рассчитывать на её успешное использование в рамках ближайших этапов Formula Student Russia.
Таким образом, цели и задачи, поставленные на этапе начала выполнения выпускной квалификационной работы, были успешно достигнуты. Полученные в ходе работы результаты могут быть использованы в дальнейших этапах разработки болида, а также послужить основой для последующих усовершенствований и внедрения более сложных автоматизированных систем управления трансмиссией.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.