Разработка и производство задней подвески электромобиля-демонстратора CML CAR

В конце 2016 года стартовал инициативный проект Инжинирингового центра (CompMechLab®) Санкт-Петербургского политехнического университета – разработка первого российского кастомизированного электрического концепт-кара CML CAR, призванного продемонстрировать компетенции российских инженеров в области применения передовых производственных технологий (ППТ).

В рекордные для отрасли сроки – в течение 1 года – электрокар-демонстратор был подготовлен к производству и вместил в себя наглядные результаты применения ППТ: цифровое проектирование и моделирование, разработка «цифровых двойников» изделий и производственных процессов (производство в рамках концепции Фабрик Будущего), бионический дизайн, аддитивные технологии, разработка и применение новых материалов, в том числе композиционных, платформенные решения.

В разработанном автомобиле-демонстраторе заключено несколько значимых пользовательских рекордов: по массе автомобиля, аэродинамическим характеристикам, конструкции подвески шасси и некоторым другим характеристикам.

Так, при проектировании и изготовлении задней подвески CML CAR применен целый ряд инноваций, уникальных для данного класса автомобилей. В конструкции используется подвеска на двойных рычагах типа push-rod, которая применяется в спорткарах и гиперкарах.

В процессе проектирования на основе оптимизации кинематики и податливости подвески по 40+ параметрам осуществлено снижение массы задней подвески более чем на 20% относительно автомобилей схожих габаритов и массы, что обеспечивает высокие характеристики по стабильности, управляемости и комфорту во время движения.

В ходе проектирования были выполнены сотни расчетных проверок конструкции рычагов подвески для множества случаев: пробой и отбой подвески, боковые и продольные удары, ускорение и торможение, повороты и т.д.

Данные для расчетов прочности были получены в ходе моделирования работы подвески с учетом всех приложенных нагрузок и направлений их действия на виртуальном испытательном полигоне.

Изделия изготовлены из композиционных материалов (углепластик). Выбор обоснован несколькими факторами:

• низкая по сравнению с металлами масса,
• высокие прочностные характеристики,
• возможность изготовления штучной продукции без дорогостоящей подготовки производства.

Изделия изготовлены методом вакуумной инфузии с последующей полимеризацией в печи.

Масса нижнего рычага составляет менее 1,4 кг, верхнего – менее 0,9 кг, что примерно на 20% легче аналогичных из алюминия и в 3 раза легче аналогичных из стали.

Готовые изделия  прошли натурные испытания. Под воздействием до 1000 кг на рычаг отсутствовали какие-либо деформации или разрушения.

Полноразмерный макет задней подвески CML-CAR с рычагами, прошедшими испытания, был представлен в июле 2018 года на крупнейшей международной промышленной выставке ИННОПРОМ-2018 (г. Екатеринбург).

Некоторые параметры конструкции в сборе:

• Масса: 31,77 кг (бенчмарк: 40,5 кг).
• Предельное значение бокового ускорения: 0,91 g (среднестатистический автомобиль ~0,8 g).
• Обеспечение собственной частоты CML CAR на уровне 1,15 Гц (автомобиль среднего класса ~1,45 Гц, бизнес-класса ~1,25 Гц).