📄Работа №216744
Тема: Оптимизация конструкции педали акселератора гоночного болида “Формула Студент” под требования технического регламента FS 2020
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Транспорт
Объем:
94 листов
Год:
2020
Просмотров:
17
5900
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.
📖 Аннотация
В данной работе представлено исследование, направленное на оптимизацию конструкции педали акселератора для гоночного болида команды «Формула Студент» с использованием методов аддитивного производства в соответствии с требованиями технического регламента FS 2020. Актуальность исследования обусловлена необходимостью сокращения трудоемкости проектно-конструкторских работ и цикла изготовления компонентов при обеспечении высоких эксплуатационных характеристик и соответствия строгим правилам соревнований. В результате проведенного анализа были разработаны и проанализированы CAD-модели, проведен конечно-элементный анализ в ANSYS, что позволило создать оптимизированную конструкцию из материала Nylon 6/6 GF, обеспечивающую снижение массы на 24 грамма при коэффициенте запаса прочности 5,7. Научная значимость работы заключается в развитии методики проектирования и верификации деталей, изготавливаемых аддитивными методами, для ответственных узлов транспортных средств, а практическая — во внедрении готовой конструкции в болид команды Togliatti Racing Team с подтвержденной экономической и технологической эффективностью. Обзор литературы, включающий работы Гончаровой О.Н. и соавт. по аддитивным технологиям, Белоусова А.В. по FDM-печати, а также Доронкина В.Г. по применению этих технологий в автоспорте, лег в основу анализа материалов и методов производства.
📖 Введение
Formula Student - это студенческие инженерные соревнования. По замыслу соревнований команда студентов университета является инженерной командой, которая должна разработать, построить, испытать болид формульного класса для соревнований с участием непрофессиональных гоночных автомобилей. Главной задачей стоящей перед командами является постройка болида, который позволит пройти все испытания на данных соревнованиях. При этом команда должна предоставить весь необходимый объём технической документации и доказать рациональность принятых технических решений. Так же команды должны понимать, что по итогу, они условно продают свой автомобиль, поэтому необходимо учитывать и экономическую целесообразность применяемых технических решений и как итог разработать бизнес-план на мелкосерийное производство автомобилей.
В настоящий момент на действующем болиде команды Togliatti Racing Team педаль акселератора имеет вид сборной конструкции из металла. При этом каждая отдельная деталь, входящая в конструкцию, требует полный цикл проектных работ. В проектные трудозатраты входит: модель, чертёж каждой детали, сборочные чертежи, установочный чертёж, технологическая карта, операционная карта, работа на оборудовании по металлообработке, карта замеров. Посредством аддитивных технологий возможно сократить цикл проектирования отдельной взятой конструкции. Аддитивная технология - это технология послойного выращивания изделия. Другими словами, основное внимание уделяется быстрому созданию чего-либо, экономя при этом время. Экономия времени заключается в отсутствии необходимости проектировать оснастку для отдельных деталей. Результатом применения аддитивной технологии является физическое изделие. Инженеры применяют технологию для создания физической модели, используя при этом только цифровые данные. Технология позволяет инженеру, проводить необходимые тесты согласно существующей системе стандартов отдельно взятых отраслей и проектов. При этом используется универсальное оборудование, которое позволяет изготавливать напрямую, без необходимости планирования процесса изготовления. Для предприятий с непрерывным производством, как основная технология неприменима в силу высоких показателей по времени на выращивание одного продукта. Данная технология нашла своё применение в прототипировании и в штучном изготовлении деталей на заказ.
Экспериментальные исследования заключатся в использовании программного обеспечения ANSYS с активным модулем Mechanical. Данный модуль позволяет провести расчёт на деформацию, выявить области концентрации напряжений, учесть термическую деформацию, циклические нагрузки, а также выявить запас прочности.
В настоящий момент на действующем болиде команды Togliatti Racing Team педаль акселератора имеет вид сборной конструкции из металла. При этом каждая отдельная деталь, входящая в конструкцию, требует полный цикл проектных работ. В проектные трудозатраты входит: модель, чертёж каждой детали, сборочные чертежи, установочный чертёж, технологическая карта, операционная карта, работа на оборудовании по металлообработке, карта замеров. Посредством аддитивных технологий возможно сократить цикл проектирования отдельной взятой конструкции. Аддитивная технология - это технология послойного выращивания изделия. Другими словами, основное внимание уделяется быстрому созданию чего-либо, экономя при этом время. Экономия времени заключается в отсутствии необходимости проектировать оснастку для отдельных деталей. Результатом применения аддитивной технологии является физическое изделие. Инженеры применяют технологию для создания физической модели, используя при этом только цифровые данные. Технология позволяет инженеру, проводить необходимые тесты согласно существующей системе стандартов отдельно взятых отраслей и проектов. При этом используется универсальное оборудование, которое позволяет изготавливать напрямую, без необходимости планирования процесса изготовления. Для предприятий с непрерывным производством, как основная технология неприменима в силу высоких показателей по времени на выращивание одного продукта. Данная технология нашла своё применение в прототипировании и в штучном изготовлении деталей на заказ.
Экспериментальные исследования заключатся в использовании программного обеспечения ANSYS с активным модулем Mechanical. Данный модуль позволяет провести расчёт на деформацию, выявить области концентрации напряжений, учесть термическую деформацию, циклические нагрузки, а также выявить запас прочности.
✅ Заключение
Выявлены основные технические требования регламента Formula Student - 2020, касательно положения педали акселератора в узле и ее конструктивных особенностей.
Произведён поиск патентов и технических решений на предмет улучшений конструкции педали акселератора для последующего внедрения в частичном или полном объёме в проектируемое изделие.
Проанализированы и отобраны материалы для использования в математических расчётах с учетом специфики применения и изготовления педали - АБС-пластик, нейлон и нейлон с добавлением стекловолокна. Проанализирована кинематика SD-принтеров, сформировано представление о расположении модели на рабочем поле принтера.
Разработана CAD-модель педали акселератора с использованием программного обеспечения NX, учитывающая особенности аддитивного производства.
Проведен конечно-элементный анализ модели с использованием программного пакета ANSYS. Оценивались деформационные характеристики, напряженное состояние и запас прочности. Анализ показал высокие показатели прочности конструкции при использовании материала Nylon 6/6 GF - нейлона с добавками стекловолокна.
Произведена оптимизация первоначально разработанной CAD-модели с учетом данных, полученных посредством CAE-анализа в программном пакете ANSYS. В результате удалось снизить массу изделия на 24 грамма и при этом повысить минимальный коэффициент запаса прочности конструкции до 5,7.
Проведены и описаны калибровочно-настроечные работы на 3D- принтере Ultimaker 3. Получен G-cod с помощью программы для слайсинга. И в итоге получен выращенный прототип педали акселератора при помощи аддитивной технологии FDM-печати.
Произведён поиск патентов и технических решений на предмет улучшений конструкции педали акселератора для последующего внедрения в частичном или полном объёме в проектируемое изделие.
Проанализированы и отобраны материалы для использования в математических расчётах с учетом специфики применения и изготовления педали - АБС-пластик, нейлон и нейлон с добавлением стекловолокна. Проанализирована кинематика SD-принтеров, сформировано представление о расположении модели на рабочем поле принтера.
Разработана CAD-модель педали акселератора с использованием программного обеспечения NX, учитывающая особенности аддитивного производства.
Проведен конечно-элементный анализ модели с использованием программного пакета ANSYS. Оценивались деформационные характеристики, напряженное состояние и запас прочности. Анализ показал высокие показатели прочности конструкции при использовании материала Nylon 6/6 GF - нейлона с добавками стекловолокна.
Произведена оптимизация первоначально разработанной CAD-модели с учетом данных, полученных посредством CAE-анализа в программном пакете ANSYS. В результате удалось снизить массу изделия на 24 грамма и при этом повысить минимальный коэффициент запаса прочности конструкции до 5,7.
Проведены и описаны калибровочно-настроечные работы на 3D- принтере Ultimaker 3. Получен G-cod с помощью программы для слайсинга. И в итоге получен выращенный прототип педали акселератора при помощи аддитивной технологии FDM-печати.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.