Разработка сборочной уменьшенной модели автомобиля КамАЗ для изучения основных принципов автомобилестроения и вспомогательных систем движения

Авторы:

Елагин Алексей, Красноярский край, г. Зеленогорск, МБОУ 'Лицей 174', 11 класс

Руководитель:

Снегирева Вилена Сафовна, Красноярский край, г. Зеленогорск, МБОУ 'Лицей 174', учитель информатики

Здравствуйте, сегодня мы хотели бы рассказать про нашу разработку, которая создается на протяжении одного года. Идея проекта - содать модель автомобиля, с помощью которой можно бы было расширить свои знания в области машиностроения.

Научный прогресс никогда не стоит на месте. Еще в далеком 1768 году был изобретен и создан первый в мире автомобиль, способный перевезти человека. В 1806 году появились первые автомобили, приводимые в движение с помощью двигателя внутреннего сгорания, в начале ХХ века стали появляться первые электромобили. Так начиналась история автомобилестроения во всем мире.

На сегодняшний день автомобиль – обыденность. В мире существуют огромное количество автозаводов, где проектируются и создаются машины для всех сфер деятельности человека. Но далеко не каждый знает устройство автомобиля, и, тем более, принцип работы некоторых электронных систем помощи управления, которые используются в современных транспортных средствах.

Многим ученикам школ, университетов, центров дополнительного образования детей интересно, как выглядит автомобиль изнутри. Мы столкнулись с проблемой - отсутствие дешевых и достпуных уменьшенных учебных сборочных моделей автомобилей, с помощью которых можно бы было показать все принципы автомобилестроения и действие вспомогательных систем движения.

Мы решили разработать такую модель автомобиля, в которой были бы установлены все конструктивные элементы, что используются в реальных автомобилях. Так как в школьном технопарке были 3D принтеры, мы решили создать все детали с помощью аддитивных технологий.

Почему именно КамАЗ?

У нас в наличиии была металличсекая игрушка советских времен, которая из-за неприемлемых условий хранения быстро пришла в негодность: покрылась ржавчиной, пластиковые деталли уже рассыпались. Мы решили дать вторую жизнь этой машинке и на базе игрушки разработать свою модель.

Кроме того, это большая платформа, на которой можно бы было разместить все необходимые конструктивные элементы.

Еще нас вдохновила команда КАМАЗ мастер, уже какой год удерживающая лидирующие позиции в ралли рейдах.

Начали разрабатывать модель мы с реставрации и усиления рамы, подборки необходимых компонентов и материалов.

Вторым этапом мы разработали конструктивные элементы автомобиля в CAD-системе КОМПАС-3D, также полезным дополнением стала машиностроительная конфигурация КОМПАС-3D. Задача оказалась не такой уж и простой, на разработку неокторых элементов у нас уходило по 3-4 дня.

После разработки всех элементов мы приступили к печати на 3D принтере. Мы использовали Picaso PRO 250, MakerBot Replicator 2, Hercules H380. Разные компоненты печтатлись разными филаментами. Всего мы использовали 4 разных типа пластика.

Следующим этапом стала обраотка материалов и долгожданная сборка модели, но наше счастье продлилось не долго. Конфигурация модели - силовой внедорожник. Два неразрезных моста, два межколесных дифференциала, повышающие колесные редукторы. Тогда мы еще не упели установить электропривод, трансмиссию, управляющую плату. Но после небольших испытаний шуруповертом стало ясно:

1. саттелиты в дифференциалах очень слабые

2. ширина зубчатого венца главной пары очень маленькая

3. полуоси слишком слабые, чтобы терпеть большие нагрузки

4. во всех конструкциях постоянное повышенное трение, а это очень сильно уменьшает ресурс работы деталей

Но самой главной ошибкой в этом была установка повышающих колесных редукторов, а не понижающих. Модель получалась очень массивной и двигатели просто не смогли бы сдвинуть с места КамАЗ. После анализа проведенной работы и выкидывания примерно восьмидесяти процентов деталей мы приступили к модернизации автомобиля. В мосты мы установили подшипники, смазали все движущиеся части литолом и силиконом. переделали полностью дифференциал, изменили редукторы на понижающие.

После проделанных модернизаций мы присупили к установке электропривода и управляющей платы. Моторы взяли сначала от насоса омывателя ВАЗ 2109, потом взяли мощнее от радиоуправляемого вертолета, трансмиссия неодократно переделывалась и дорабатывалась, устанавливались металлические элементы.

На сегодняшний день мы изменили и размер колес, поменяли цвет кабины, перешли с литийионных аккумуляторов типа 18650 на свинцово кислотный с большей мощностью и меньшими требованиями к окружающей среде. Обычная игрушка превратилась в настоящего монстра, который не просто едет, а разгребает все на своем пути, пока хватает мощности. Масса этой махины порядка 3-4 килограмм. Там установлена пневматическая подвеска на базе конструктора LEGO, которая успешно амортизирует все удары по мостам и рычагам подвески.

крутящий момент такой крутящий)))

Сравнение с аналогичными моделями автомобилей

Стоимость нашей модели составляет порядка 10000 руб.

Трофи модель CMX от MST (Max Speed Technology) 1/10 – 16399 руб.

AXIAL SCX10 II Jeep Cherokee 4WD 1/10 KIT – 26910 руб.

AXIAL SCX10 II Jeep Cherokee 4WD 1/10 RTR – 31800 руб.

Все модели автомобилей были взяты с сайта RCMOTORS.ru, стоимость таких моделей очень высока. Кроме того, такие модели не имеют потенциала для дальнейшего усовершенствования и изменения конструкции. Каждая из приведенных моделей оснащена системой дистанционного управления, в нашей же модели в дальнейшем будет установлен программируемый микроконтроллер, с помощью которого можно будет настроить дополнительные системы управления, в том числе настройку подвески. Электрическая оснастка приведенных моделей не позволяет выполнить такие алгоритмы.

Наш проект может быть интересен тем ребятам, кто занимается прототипированием и моделированием, а также трехмерной графикой и печатью на 3D принтере. Изобретение собственной трехмерной модели, ее печать на принтере, сборка, вот, что может заинтересовать любого школьника. В нашей стране в каждой школе есть компьютеры, на которых можно создавать свои модели в программе «Компас- 3D». Но отсутствие 3D-принтеров, может быть препятствием в реализации нашего проекта. Кроме того, наш проект будет интересен тем, кто хочет связать свою жизнь с машиностроением и разрабатывать новые механизмы, которые в дальнейшем будут применять в изготовлении уже реальных автомобилей. Изготовленную модель также можно использовать в качестве обучающе-развлекательного пособия. Тем, кто решит реализовать наш проект необходимо дополнительное оборудование, либо возможность арендовать такое оборудование. Нельзя обойтись без дополнительных затрат на некоторые компоненты, а также необходимы знания и умения в области машиностроения и 3D печати.

Спасибо за внимание!!!

Ссылка для скачивание техничсекой документации на проект (STL, m3d, и т.д. 3ГБ):

https://drive.google.com/open?id=1HWSVWo6YDUyX-Iy_Uht_E3-aGUhECuLt