Конструкция дифференциала повышенного трения усовершенствованная для автомобиля Formula SAE

Применение самоблокирующихся дифференциалов в спортивных автомобилях вызвано необходимостью повышения устойчивости автомобиля на трассе при высоких скоростях, улучшения управляемости и сокращения времени прохождения поворотов. Для решения этих задач был проведен анализ различных конструкций дифференциалов, рассмотрены их преимущества и недостатки, была выбрана наиболее оптимальная схема дифференциала и разработана его конструкция для спортивного автомобиля «Формула-студент» 5-ой модели, обеспечивающая требуемые разгонные характеристики, выдерживающая крутящий момент в 1200 Н*м и возможностью крепления дифференциала к двигателю Honda CBR 600. Принцип работы дифференциала с коэффициентом блокировки более 0,21 заключается в трении фрикционных дисков, которые зажаты прижимными кольцами, воздействующими на фрикционные диски. При увеличении крутящего момента прижимные кольца воздействуют на фрикционные диски, создавая высокое трение и вследствие этого увеличивая степень блокировки дифференциала. В конструкции дифференциала предусмотрены три режима работы, которые зависят от разреза на прижимных кольцах. Разработанный дифференциал был рассчитан на максимальный передаваемый момент 1200 Н*м. В качестве материала для дифференциала рекомендован алюминий Д16Т и титан В95Т. Основное внимание при прочностных расчетах было сделано на конструкцию центральной и левой части корпуса дифференциала, так как в предыдущей модели имелись проблемы со шлицевыми соединениями на корпусе дифференциала. Для исключения дефектов и ошибок на ранней стадии проектирования была создана модель дифференциала, напечатанная на 3D-принтере. Расчеты на запас прочности, напряжение и деформацию проводились в программе SOLIDWORKS Simulation. Испытания дифференциала проводились на специальных испытательных площадках и непосредственно на европейских соревнованиях Германии, Нидерландах, Венгрии и России.

DESIGN OF AN IMPROVED LIMITED SLIP DIFFERENTIAL FOR THE FORMULA SAE CAR

The use of self-locking differentials in sports cars is caused by the need to stabilize the car on the highway, better manageability and reduce the time cornering. To meet these requirements, there was made the analysis of various differential designs, their advantages and disadvantages, and the most optimal design was chosen for the 5th «Formula Student» model car. The best acceleration parameters were provided, which can sustain the torque of 1200 N*m, and is suitable for attaching the differential to the engine Honda CBR 600. The principle of the differential is the friction of the friction discs, which are clamped by clamping rings acting on the friction discs. With increasing torque, the clamping rings act on the friction discs, create high friction and increase the degree of differential lock. The design of the differential provides three modes of operation, which depend on the cut on the clamping rings. The developed differential was designed for a maximum transmitted torque of 1200 N*m. Material selected for the differential was an aluminum D16T and titanium B95T. The main emphasis was made on splined joints, because in the previous model there were problems with splined joints on the differential case. To eliminate defects and errors, a differential model was created, printed on a 3D printer. Calculations for safety margin, stress and deformation were carried out in the SOLID-WORKS Simulation program. Differential tests were carried out at special places and directly at European competitions in Germany, the Netherlands, Hungary and Russia.