Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» (МГТУ им. Н.Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ: Специальное машиностроение

КАФЕДРА: СМ9 «Многоцелевые гусеничные машины специального назначения и мобильные роботы»

Домашнее задание На тему

«Расчёт на прочность рамы авто-вездехода»

Студент: Новиков Артем Дмитриевич

Группа: СМ9-51

Т ип задания: учебное

_Студент: _{_________________} Новиков А. Д.

подпись, дата фамилия, и.о.

_Руководитель: _{_________________}

подпись, дата

Сулегин Д. А.

фамилия, и.о.

Оценка ____________________

Москва, 2023 г.

Оглавление

1 Введение 3

1.1 Актуальность проблемы 3

1.2 Цель и задачи исследования 3

2 Проведение исследования 4

2.1 Выбор расчётной схемы 4

2.2 Создание конечно-элементной модели и её описание 6

2.3 Определение ограничений и приложение сил 8

2.4 Получение результатов расчёта 10

2.4.1 Деформированное состояние 11

2.4.2 Напряжённое состояние 11

3 Анализ полученных результатов 12

4 Заключение 13

5 Список использованной литературы 13

1 Введение

Главные качества вездеходной машины типа багги — это лёгкость конструкции, высокая проходимость и многофункциональность. Багги предназначены для перевозки людей и грузов в труднопроходимых районах и бездорожью на большой скорости и с высокой плавностью хода. За счёт упрощения конструкции и фактического отказа от кузова в пользу внешней трубчатой рамы и особой ходовой системы, багги имеют минимальные весовые и габаритные характеристики. Это позволяет достигать максимальной весовой отдачи, так как отсутствует паразитная нагрузка от кузова, дверей и других элементов конструкции. В то же время, очень низкое давление на почву даёт выгоду при преодолении препятствий, при движении по труднопроходимой местности, такой как степь, лес, пустыня или болота. Основой проблемой при создании машин подобного рода является правильный расчет рамной конструкции, который бы позволил получить максимальную выгоду от изменения классической автомобильной компоновки без потери в надежности.

1.1 Актуальность проблемы

Изучаемая проблема считается очень значимой, поскольку верный порядок проведения расчёта позволит сделать выводы о работе подобных машин в снаряженном и нагруженном состоянии и предсказать вероятные способы улучшения конструкции.

1.2 Цель и задачи исследования

Цель: ознакомится с основными требованиями к конструкциям рамы автомобилей, изучить сведения о нагрузочных и расчетных режимах работы данных конструкций, имеющих место в различных условиях эксплуатации, рассчитать раму вездеходной машины на прочность, оценить величины деформаций и напряжений, а также вероятные износы и поломки деталей и сделать вывод о работоспособности конструкции в нагруженном состоянии.

Задачи:

1. Создать упрощенную расчётную схему, представляющую условия работы материала в заданной конструкции;

2. Создать математическую модель системы в программном комплексе Ansys Workbench, проиллюстрировать разбиение тела на сетку конечных элементов, установить способы закрепления и режимы нагружения конструкции;

3. Решить составленную систему дифференциальных уравнений в автоматическом режиме и получить картины деформированного и напряженного состояний, а также запаса по прочности для каждой точки рамы;

4. Проанализировать полученные результаты с учётом специфики поставленной цели.

2 Проведение исследования

2.1 Выбор расчётной схемы

Для расчета на прочность будем использовать раму экспериментального вездеходного автомобиля, не выпускавшегося серийно. Собрана рама методом сварки машиностроительных бесшовных толстостенных труб 33,7*4 мм ГОСТ 8732-78 и стальных пластин толщиной 10 мм для крепления амортизаторов и рычагов.

Несущая система воспринимает все нагрузки, действующие на автомобиль в условиях эксплуатации: нагрузку от веса груза, пассажиров, агрегатов и механизмов; усилия от упругого, гасящего и стабилизирующего устройства подвески; силы, возникающие при колебаниях, разгоне, торможении и повороте автомобиля. Несущая система работает в тяжелых условиях и при больших нагрузках. Она подвергается изгибу и кручению. Работоспособность несущей системы определяется ее прочностью и жесткостью под действием динамических нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации.

Рис. 1 – Габаритные размеры выбранной модели

Рис. 2 – Рама выбранной модели

Модель создана в программном обеспечении Siemens NX 2206 с использованием модуля “Проектирование металлоконструкций” по образцу, приведенному в списке литературы^[6], но с некоторыми изменениями, повышающими технологичность проектирования и дальнейшей сборки.

Рис. 3 – Длина колеи выбранной модели с учетом рычагов

Рис. 4 – Ширина колеи выбранной модели с учетом рычагов

Габаритные размеры составляют 2650х1235х1055 мм.