ВВЕДЕНИЕ 8
1. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 10
1.1. Анализ существующих конструкций гоночных автомобилей 10
1.1.1. Гоночный болид класса «Формула студент» команды FS-MAMI Iguana
Evo4 10
1.1.2. Гоночный болид класса «Формула студент» команды UNI Stuttgart
F0711-13 14
1.1.3. Гоночный болид класса «Формула студент» команды Graz TU Tankia 17
1.1.4. Гоночный болид класса «Формула студент» команды Polytech NCM
278 21
1.1.5. Гоночный болид класса «Формула студент» команды
municHMotorsport PW12.19 25
1.1.6. Гоночный болид класса «Формула студент» команды Rennstall
Esslingen Stallardo19 29
1.2. Требования регламента FSAE к компоновке и общей конструкции
гоночного автомобиля 33
1.3. Техническое задание на проектирование гоночного автомобиля 33
1.3.1. Цель и область применения разработки 33
1.3.2. Технические требования 34
1.3.3. Требования к ремонтопригодности 37
1.3.4. Требования безопасности конструкции 37
1.3.5. Требования противопожарной защиты 38
1.3.6. Эстетические и эргономические требования 39
2. ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 40
2.1. Исходные данные 40
2.2. Подготовка исходных данных для тягово-динамического расчета 41
2.3. Выбор характеристик двигателя 43
2.4. Построение внешней скоростной характеристики двигателя 43
2.5. Определение передаточного числа главной передачи гоночного
автомобиля 44
2.6. Тяговый баланс гоночного автомобиля 45
2.7. Мощностной баланс гоночного автомобиля 47
2.8. Динамическая характеристика гоночного автомобиля 48
2.9. Характеристика ускорений гоночного автомобиля 49
2.10. Характеристика разгона гоночного автомобиля 50
2.11. Нагрузочная характеристика двигателя 53
2.12. Экономическая характеристика гоночного автомобиля 54
3. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 56
3.1. Анализ существующих конструкций рулевого управления автомобилей 56
3.1.1. Требования, классификация, применяемость 56
3.1.2. Основные технические параметры рулевого управления 60
3.1.3. Рулевые механизмы 62
3.1.4. Рулевой привод 78
3.1.5. Усилители рулевого управления 85
3.2. Конструирование и расчет узла 97
3.2.1. Кинематический расчёт рулевого управления 97
3.2.2. Силовой расчет рулевого управления 99
3.2.3. Расчет цилиндрической прямозубой передачи рулевого механизма 102
3.2.3.1. Выбор материалов и термической обработки колес 102
3.2.3.2. Допускаемые контактные напряжения шестерни и рейки
соответственно 102
3.2.3.3. Допускаемые напряжения изгиба шестерни и рейки соответственно
103
3.2.4. Расчет параметров зацепления 104
3.2.5. Проверочный расчет на прочность 107
3.2.5.1. Проверочный расчет передачи на контактную прочность 107
3.2.5.2. Проверочный расчет передачи на прочность при изгибе 108
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 110
4.1. Разработка чертежа общего вида, сборочного чертежа 110
4.2. Производство деталей рулевого механизма 110
4.3. Сборка реечного рулевого механизма на гоночном автомобиле 111
4.4. Установка реечного рулевого механизма на гоночном автомобиле 112
5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 116
5.1. Характеристика учебного заведения по опасным и вредным факторам . 116
5.2. Опасные и вредные факторы, имеющие место при выполнении
исследовательской работы 117
5.2.1. Источники шума 117
5.2.2. Температурный режим 118
5.2.3. Электротравмы 118
5.2.4. Взрывоопасность и пожарная безопасность 119
5.3. Электромагнитные поля 120
5.4. Мероприятия по созданию безопасных условий труда на рабочем месте 121
5.4.1. Мероприятия посвященные охране труда 121
5.4.2. План мероприятий 121
5.4.3. Обеспечение технической безопасности 121
5.4.4. Эргономика рабочего места 122
5.5. Требования к электробезопасности на рабочем месте 127
5.6. Пожарная безопасность на рабочем месте 127
5.7. Экологические соответствия проектируемого объекта 128
5.8. Требование к освещению рабочего места 128
5.9. Безопасность в чрезвычайной ситуации 129
5.10. Перечень нормативных документов, регламентирующих факторы,
влияющие на жизнедеятельность 131
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 133
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 134
«Формула Студент» (официально Formula Student или Formula SAE— зависит от организатора) — инженерные студенческие соревнования, организованные Сообществом автомобильных инженеров (SAE) еще в 1978 году. Спустя три года прошли первые этапы. Сейчас этот проект включает четыре направления: «Формула Студент» (классы с углеводородным, комбинированным (гибридным), или электрическим приводом и Баха SAE (ранее miniBaja). Соревнования проходят по всему миру и являются одними из самых масштабных.
Проект «Formula-Student» организован американским сообществом инженеров - автомобилистов (SAE). Согласно действующего регламента, данный проект циклического действия, поскольку в течение одного года его реализацией должна заниматься одна команда. Через год команда частично обновляется и перед ней ставится новая задача на следующий сезон.
В проекте соединяются элементы образовательных, спортивных и инженерных международных состязаний студенческих команд. В работе широко используется техническое творчество, экономические расчеты, применяются управленческие решения. Вместе с соревновательными элементами решаются задачи презентационного, маркетингового и рекламного характера.
В 2007 году была создана первая российская команда «Формула Гибрид МАДИ», которая уже в 2008 году приняла участие в американском этапе, а осенью того же года на соревнованиях в Италии в Class 3 (класс технических проектов и бизнес презентаций) заняла 1-е место. Также впервые в 2007 году первая российская команда FRAMBIT MADI серии Mini Baja приняла участие в крупнейших соревнованиях серии во Флориде, США. До этого Россия никогда не участвовала в подобных соревнованиях.
Первый российский болид с гибридным приводом «Стрекоза» команды «Формула Гибрид МАДИ». В сезонах 2009 и 2010 года команда успешно отстаивала честь России на соревнованиях в США, в 2011 году команда заняла 6 первое место на соревнованиях в Италии в Class 1. Отдельно стоит отметить команду из Тольятти, которая также успешно прошла все динамические
показатели.
В 2009 году в НГТУ им. Р.Е. Алексеева была основана команда «Amigo», дебют которой на международных соревнованиях состоялся в сезоне 2013 года. Следом за МАМИ из московских Вузов к участию в международных европейских соревнованиях в 2012 подключился Российский Университет Дружбы Народов (РУДН), где силами студентов инженерного факультета был построен автомобиль. В 2012 году команда из Челябинска, создала свой первый болид.
Семь российских команд побывали на соревнованиях Formula Student Italy 2013. В 2014 году состоялось знаковое событие - был проведён первый полномасштабный международный этап в России - «Formula Student Russia 2014» с приглашением лучших мировых судей серии Formula Student. Успешные соревнования дали мощны импульс к развитию студенческих инженерных движений в России.
В 2013 команда Формула Гибрид МАДИ была преобразована в «Formula Electric MADI» и представила в Италии первый российский автомобиль класса Formula Student Electric - «Белуха», передвигающейся исключительно на
электрическом приводе.
В 2015 году число команд, посетивших Всероссийский Форум «Студенческих инженерных проектов» (www.fs-forum.ru) составило 27 (и еще 5 команд не смогли приехать по различным причинам, в том числе 2 из Украины).
В ВКР было спроектировано рулевое управление для гоночного болида класса «Формула студент» с задним поперечно расположенным двигателем и задними ведущими колесами.
Рулевое управление является одним из основных элементов автомобиля, влияющих на управляемость и безопасность движения. Поэтому к его состоянию предъявляются повышенные требования.
Помимо общих требований к рулевому управлению (отсутствие бокового скольжения, легкость управления, высокая маневренность, малые габариты, простая технология изготовления и др.) добавились еще технические требования регламента соревнований: привод механический, без усилителя, ограничение суммарного люфта до 7°, быстросъемная конструкция рулевого колеса, ограничение угла поворота рулевого колеса до 110°.
Пришлось рассмотреть многие типы рулевых механизмов. Самым подходящим оказался реечный рулевой механизм с центральным расположением шестерни при креплении боковых тяг к концам рейки.
В реечном рулевом механизме усилие к колесам передается с помощью прямозубой или косозубой шестерни, установленной в подшипниках, и рейки, перемещающейся в направляющих втулках.
Был произведен тягово-динамический расчет, кинематический и силовой расчет рулевого управления, расчет параметров зацепления, а также расчет на прочность реечной цилиндрической зубчатой передачи.
Я считаю, что цель данной работы была достигнута. Следует отметить, что именно с создания рулевого управления, началась моя дорога в инженерию. Благодаря «Формуле студент» у меня появилась огромное желание постичь все тонкости инженерного дела. Верю в то, что у проекта «Формула студент» большое будущее и много побед.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
