Усовершенствование конструкции дифференциала повышенного трения 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 улучшение разгонных характеристик, выдерживающая крутящий момент в 1200 Н*м и обеспечивающая 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 тем самым 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.

Improving the design of the limited slip differential for a Formula SAE race car

The use of self-locking differentials in sports cars due to the need to stabilize the car on the highway, better manageability and reduce the time cornering. And as is known to the finish line first come those cars that offer all the benefits. To achieve them, an analysis of various designs differentials, discusses their advantages and disadvantages, on the basis of which was chosen as the most optimal design based on the use of the vehicle and the development of the differential under the car "Formula Student" 5-th model satisfying the best acceleration characteristics, withstand torque of 1200 N*m and the possibility of 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 placed 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 SOLIDWORKS Simulation program. Differential tests were carried out at special places and directly at European competitions in Germany, the Netherlands, Hungary and Russia.