Проектирование тормозной системы педального узла гоночного автомобиля класса formula student

Обзор статьи

Главное меню

Разработка тормозной системы гоночного болида формульного типа класса «Formula Student»

Страницы:

Аннотация:

Список цитируемой литературы:

Гаспарянц, Г. А. Конструкция, основы теории и расчета автомобиля. М.: Машиностроение, 1978. 351 с

Демьянюк В. А. Исследование возможности оптимизации процесса торможения автомобиля путем регулирования тормозных сил: дис. … канд. техн. наук. Львов, 1970. 215 с

Брыков А. С. Регуляторы тормозных сил автомобилей. М.: Машиностроение, 1963. 141 с

Вахламов В. К. Автомобили: конструкция и эксплуатационные свойства. М.: Академия, 2009

Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. М.: Машиностроение, 1950

Огородников В. А. Приложение метода определения напряженно-деформированного состояния в пластической области измерения твердости деформированного металла к решению задач технологической механики // сб. науч. тр. Института сверхтвердых материалов НАН Украины. Сер. Г. Процессы механической обработки. 2002. С. 359-366

Иванов А. М. Основы конструкции современного автомобиля. ООО Изд-во «За рулем», 2012

Лукин П. П., Гаспарянц Г. А., Родионов В. Ф. Конструирование и расчет автомобиля. М.: Машиностроение, 1984. 376 с

Горина Л. Н. Раздел выпускной квалификационной работы «Безопасность и экологичность технического объекта. Тольятти: Изд-во ТГУ, 2016. 33 с

Фридман Я. Б. Механические свойства металлов. М.: Машиностроение, 1974. Ч. 1. 472 с

Селиванов В. В. Механика разрушения деформируемого тела. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999. 420 с

Соцков Д. А., Загородний В. В. Математическая модель автомобиля в процессе торможения // Безопасность и надежность автомобиля: межвуз. сб. М., 1983. С. 58-69

Крамаренко Г. В. Техническая эксплуатация автомобилей. М.: Транспорт, 1983. 488 с

Петров В. А. Расчет регуляторов тормозных сил легковых автомобилей // Автомобильная промышленность. 1976. № 2. С. 25-29

Гришкевич А. И. Автомобили. Минск: Вышэйшая школа, 1986. 208 с

Бекман В. В. Пределы повышения динамики разгона автомобилей // Автомобильная промышленность. 1971. № 7. С. 67

Бекман В. В. К расчету динамических качеств гоночных автомобилей // Автомобильная промышленность. 1975. № 8. С. 32

Илларионов В. А. Эксплуатационные свойства автомобиля. М.: Машиностроение, 1966. 278 с

Проектирование проводки болида Формула Студент

Москва, 19 июн — ИА Neftegaz.RU. С 1978 года проводятся международные студенческие соревнования по регламенту Formula SAE (SAE Society of Automotive Engineers). Цель всех участвующих команд — создать гоночный автомобиль в соответствии с регламентом и продемонстрировать его судьям на гоночных этапах в городах и странах проведения соревнований. Такой проект объединяет инженерную, экономическую и управленческую деятельности молодых специалистов и является связующим звеном между образованием, технологиями, инновациями и самим автоспортом. Сегодня сообщество насчитывает более 500 команд из 50ти стран мира.

Россию на таких соревнованиях представляют несколько университетов. Одним из них, который занимает лидирующие позиций в рейтинге, является МГТУ им. Баумана — и Bauman Racing Team. Год от года команда развивает свои компетенции в различных областях инженерных решений. За плечами студентов шесть полноценных гоночных автомобилей. В Европе спонсором большинства команд из Formula SAE является компания EPLAN Software&Service GmbH, предоставляя студентам ECAD решение для проектирования жгутов и электрооборудования. С 2017 года такое сотрудничество стало возможным и у нас в МГТУ им. Баумана.

Основной задачей в сезоне 2018-2019 гг. при проектировании жгутов электрооборудования спортивного автомобиля BRT7 стало повышение качества жгутов и надежности всей электропроводки автомобиля. Этого удалось достичь за счет осуществления сквозного проектирования и использования программных продуктов EPLAN.

Работа начинается с создания принципиальных схем в EPLAN Electric P8, затем данные по устройствам и соединениям импортируется в EPLAN Harness ProD, где создается трехмерная модель жгута. База данных изделий в EPLAN имеет прямой доступ на EPLAN Data Portal online ресурс электротехнических устройств. Там нам удалось найти большую часть данных по необходимых комплектующим. Однако база данных также открыта для внесения и своих наименований. Стандартный пакет изделий (разъемы, клеммы, провода различного сечения, защиты поверхности и т.д.) достаточно обширен, но при проектировании так же использовались изделия, которые создавались нами самостоятельно.

База данных изделий единая и может редактироваться как через интерфейс EPLAN Electric P8, так и в EPLAN Harness ProD. Добавление нового изделия довольно простой процесс и EPLAN позволяет задать компоненту такие параметры как:

2D вид компонента, который будет использоваться на сборочных панелях
3D модель компонента
Количество и расположение контактов
Производитель, масса, цена
УГО (условное графическое обозначение) на принципиальной схеме.

При этом поля, которые Вы не используете, заполнять не обязательно.

Перед началом работы, была собрана база данных всех элементов, которые будут использоваться при проектировании. Базу изделий можно пополнять и по мере необходимости в процессе разработки проекта. При создании проекта, имеется возможность задать необходимые свойства для всего проекта, эти свойства обычно применяются для удобства обозначения устройств, реализации иерархической структуры проекта. В нашем случае проект содержал девять листов электрических схем, и каждый лист имел наименование согласно ключевых агрегатов, разрабатываемого автомобиля.

Наш проект имеет линейную структуру. В данном случае потенциал программы по созданию крупных установок со сложной иерархической структурой использован не был. Каждое устройство должно иметь уникальное обозначение (ОУ), иначе возникнут ошибки в документации. В нашем случае была ситуация, когда устройства не размещались в трехмерном пространстве из-за неверной нумерации. В EPLAN имеется функционал проверки ошибок, а также автоматическая перенумерация устройств. Имена однотипных разъемов также могут быть унифицированы, при этом они образовывают группу разъемов, которая позволяет экономить место в дереве навигатора устройств. Для удобства создания схем, были созданы типовые решения (макросы), благодаря которым удалось избежать множества ручных операций при разработке схем.

Проектирование принципиальной схемы осуществлялось в следующем порядке:

Размещение разъемов ключевых компонентов;
Размещение менее крупных и вспомогательных компонентов;
Соединение компонентов между собой с помощью специальных символов.

На принципиальной схеме указывается как физически подключены устройства. Инструментарий довольно обширный и позволяет показать спарку (спайку) проводов. Спарка может быть изделием, которое должно быть отражено в спецификации. В дальнейшем данный соединитель размещается в трехмерном пространстве в нужной позиции для корректного определения длины проводов. Переход соединения с одного листа на другой осуществлялся с помощью точек разрыва. При этом сохраняется логика, например, передача электрического потенциала. Более компактно и аккуратно на листе выглядят схемы при использовании специальных символов жгута. Количество проводов, проходящих внутри жгута, неограниченно.

Следующим шагом необходимо задать изделие проводам и пронумеровать их под свои требования. Для этого была использована функция автоматической нумерации соединений, что существенно сократило время проектирования. Еще одной функцией, которая была полезна, является отслеживание потенциала, что помогало на загруженной схеме проверять правильность соединений.

Одной из конструктивных особенностей проводки нашего автомобиля было наличие общего разрыва в центральной части автомобиля. Это было сделано для удобства сборки жгутов, так как максимальный размер листов, которые удобно размещать на сборочном столе, для нас составил 2 листа формата А0. А также это было сделано для упрощения обслуживания и установки. Когда проектирование принципиальной схемы закончено, запускается инструмент проверки на ошибки. Проверок достаточно много, и они охватывают все типовые ошибки, возникающие в процессе проектирования. Далее проект загружается в EPLAN Harness ProD, где происходит создание 3D прототипа жгута. С указанием всех необходимых защит жгута, крепежных элементов и т.д. Проект содержит трехмерное рабочее пространство, в которое импортируется 3D модель, на основе которой будет производиться проектирование. Поддерживаются практически все самые распространённые трехмерные форматы файлов.

Читайте также: Зачем нужны диски машине

В нашем случае была загружена модель автомобиля со всеми размещенными датчиками и устройствами, к которым необходимо проложить провода. В первую очередь по модели прокладывается трасса для прохождения жгута. Одновременно можно задать, так называемые защиты поверхности, внешние защитные оболочки. Для прокладки трассы имеется достаточный инструментарий для создания точной модели жгута. Защитные оболочки представлены достаточно широко. Это термоусадка, гофра, плетеная защита, изолента и т.д. Главное, что есть возможность задать все необходимые параметры: плотность плетения, коэффициент усадки, диаметр. Интересным является то, что и для жгутов существует множество проверок таких как: максимальный радиус кривизны жгута данного диаметра, максимальное количество проводов, помещающихся в защиту поверхности данного диаметра, количество проводов, подключенных к контакту и др. После импорта данных со схемы, появляется список устройств и соединений, входящих в проектируемый жгут. При размещении устройств (разъемов) на модели, они автоматически соединяются проводами. Для лучшей визуализации они отображаются с учетом цвета и поперечного сечения. Это позволяет уменьшить количество возможных ошибок при проектировании и значительно ускоряет его процесс. Контроль размещенных устройств и проводов осуществляется с помощью специальных диалогов.

Маршрутизация проводов может осуществляться автоматически, полуавтоматически, либо вручную по проложенным трассам. В нашем проекте трассировка производилась вручную. После размещения всех изделий и маршрутизации проводов необходимо подготовить документацию по изготовлению жгутов. Для этого в проекте автоматически создается чертеж (сборочная панель) жгута. На одном чертеже может быть отображено несколько жгутов. При наличии изменений в жгуте в рабочем пространстве на сборочной панели тут же будет предложено обновить отрисовку жгута. При помощи чертежа удобно отслеживать наличие не маршрутизированных частей провода. В подобной ситуации, он будет показан поверх изображения жгута. На чертеже для изготовления жгута возможно отображение таблиц с широким диапазоном параметров. В таблицах выводятся данные по разъемам, использованные материалы, характеристики всех необходимых проводов и т.д.

Мы использовали таблицы, относящиеся к разъемам и соединителям, отображаемые параметры выбирали таким образом, чтобы была возможность однозначно определить какой провод необходимо использовать и его маршрут. Таблицы на листе располагались либо вблизи соответствующего устройства, либо выбиралась закономерность расположения, соотносящаяся с положением соответствующих устройств на листе.

Студенческие инженерные соревнования — Formula Student — проектирование гоночного болида РУДН

«Formula SAE» (Formula Student) – это студенческие инженерные соревнования, организованные сообществом автомобильных инженеров (SAE – Society of automotive engineers), в которых группа студентов из одного вуза должна спроектировать и изготовить гоночный автомобиль.
Это первый подобный проект РУДН! Идея участия принадлежит студентам кафедры «Эксплуатации автотранспортных средств» инженерного факультета РУДН и благодаря поддержке руководства университета появилась команда FS-RUDN!

Команда FS-RUDN состоит из амбициозных и целеустремленных инженеров, готовых решать сложные технические задачи. Работа над созданием первого гоночного болида перешла в завершающую стадию и в скором будущем вы можете увидеть плоды нашего коллективного труда!

Команда поделена на отделы, каждый из которых отвечает за ход выполнения поставленных на ближайшее время тех или иных задач. Ребята регулярно проводят собрания, где отделы предоставляют информацию о выполненной работе и о своих планах на следующий отрезок времени.
В настоящее время это один из самых перспективных инженерных проектов, благодаря которому многие участники смогут в дальнейшем реализовать свои амбиции в крупнейших автомобильных компаниях, таких как: BMW, Audi, Mercedes, Ferrari и др.
Сейчас в соревнованиях участвует более 500 университетов из 40 стран со всего мира и число участников увеличивается с каждым годом!
Соревнования проходят во многих странах мира: США, Великобритания, Германия, Италия, Австралия, Бразилия, Индия, Япония, Южная Африка и другие.
Сегодня это своеобразный инженерный чемпионат мира среди студентов!»
Конструкция автомобилей определена регламентом SAE. В регламенте ограничиваются только те аспекты, которые непосредственно влияют на безопасность пилота и окружающих, организаторы с особым вниманием относятся к этому моменту. Хотя, надо сказать, командам предоставлена достаточно большая степень свободы в разработке и проектировании болида.
Болид класса Формула SAE представляет собой небольшой гоночный автомобиль, имеющий четыре открытых колеса с приводом на заднюю ось и не находящихся на одной линии. Такая схема компоновки подобна той, что используется на соревнованиях Формула 1.
Большая часть требований относится к несущей системе автомобиля. Команда FS-RUDN использует стандартный вариант — пространственную трубчатую раму из стальных труб. Однако, можно использовать и трубы из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов или же изготовлять монокок из углеволокна.
Особых требований к конструкции подвески в регламенте нет, команда использует общепринятую конструкцию с двумя А-образными рычагами и толкающей штангой. При такой конструкции с небольшим ходом подвески (по регламенту как минимум 25 мм на сжатие и 25 мм на отбой при наличии водителя в автомобиле) и малой массе (до 350 кг) можно добиться очень хорошей кинематики.
В качестве силовой установки на болиде установлен четырехтактный поршневой ДВС объемом 610 мл. По условиям регламента команды обязаны были установить ограничительную шайбу (рестриктер) на впуске, через которую должен проходить весь воздух получаемый двигателем.
На двигатель разрешается так же установка нагнетателей любого типа: механических или турбин – единственное требование, чтобы они были разработаны исключительно студентами и были установлены после ограничительной шайбы. На данный момент это является перспективной разработкой команды, которая в этом году пока не будет реализована.
Трансмиссия нашего болида – это мотоциклетная коробка передач. Для того, чтобы сократить время переключения передач и вообще максимально ликвидировать потребность задействования сцепления, команда FS-RUDN рассчитывала и установила электронный переключатель передач.
Зачастую, студенты используют технологии аналогичные технологиям Формулы-1: консольно закрепленные гибкие рычаги подвески из углеволокна, полуоси, кулаки и колесные диски из углеволокна, массой всего по 1,5 кг, и даже карбо-керамические тормоза. Используют и множество электронных систем: противобуксовочную, противоблокировочную, аналоги систем курсовой устойчивости, системы детальной телеметрии, динамически регулируемые амортизаторы.
Средняя масса автомобилей европейских команд от 180 до 220 кг. Сейчас такие цифры стали труднодостижимы из-за изменений в регламенте, повысивших требования к безопасности болидов. Поэтому, исходя из последних расчётов, масса болида команды FS-RUDN не превысит 350 кг.
Хотя команда FS-RUDN, и является новичком, они активно перенимают опыт более опытных товарищей из России и других стран, поэтому болид получится максимально сбалансированным и гармоничным.