Разработка планетарного редуктора для мотор-колеса электроболида

Автор: Кондаков Сергей Владимирович, Ларин Алексей Евгеньевич, Уланов Александр Григорьевич

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Рубрика: Расчет и конструирование

Статья в выпуске: 2 т.19, 2019 года.

Бесплатный доступ

В рамках студенческого проекта по разработке электрического болида в Южно-Уральском государственном университете в соответствии с техническим заданием был спроектирован планетарный редуктор будущего мотор-колеса. Этому предшествовали анализ и компоновка узла, разработка его кинематической схемы и составление уравнений кинематической связи. Тягово-динамический расчёт автомобиля показал, что передаточное число согласующего редуктора данного узла с учётом устанавливаемого электродвигателя должно быть равно 10. В итоге были определены числа зубьев зубчатых колес и их геометрические параметры, построена 3D-модель планетарного редуктора. В качестве тяговых двигателей планируется использовать электрические машины комбинированного возбуждения. Предлагаемая электрическая машина имеет обращённое исполнение, что позволит в заданных габаритах получить максимальную электромагнитную мощность и хорошие удельные показатели. Вышеперечисленные показатели в нашем случае имеют очень важное значение, так как использование в приводе мотор-колес существенно увеличивает неподрессоренную массу электроболида, а это в свою очередь неизбежно скажется на его выходных характеристиках. При этом были учтены конструктивные особенности выбранного синхронного индукционного электродвигателя и все нюансы компоновки колёсно-ступичного узла, в том числе и габаритно-массовые, соблюдены условия соосности, соседства и сборки. В заключение была дана оценка коэффициента полезного действия планетарного редуктора проектируемого мотор-колеса. В настоящее время в студенческом конструкторском бюро Автотракторного факультета готовится сборочный чертеж спроектированного редуктора и его деталировка, а также дальнейшая передача пакета документов в производство. Макетный образец электрического болида планируется изготовить осенью 2019 года. Поставленные задачи более чем амбициозные.

Еще

Формула студент sae, болид, электромобиль, мотор-колесо, планетарный редуктор, расчёт, 3d-модель

Короткий адрес: https://sciup.org/147231742

IDR: 147231742   |   УДК: 629.113   |   DOI: 10.14529/engin190204

Development of a planetary reduction gear for an in-wheel motor of an electric racing car

Within the student project on the electric car development, a planetary reduction gear for the future in-wheel motor was designed at South Ural State University in accordance with technical specifications. This was preceded by the analysis and layout of the unit, the development of its kinematic scheme, and the derivation of kinematic link equations. The car tractive and dynamic calculation showed that the reduction ratio of this unit matching gear, taking into account the installed electric motor, must be equal to 10. As a result, the teeth number of gear wheels and their geometrical parameters were determined and a 3D model of the planetary reducer was built. The constructive features of the selected synchronous induction motor and all the wheel-hub assembly peculiarities, including weight and dimensions, were taken into account. All the conditions of coaxiality, neighborhood and assembly were fulfilled. In conclusion, the efficiency of the planetary reduction gear for the in-wheel motor being designed was evaluated. At present, the designed reducer assembly drawing and its detailing, as well as documentation release for implementation, are in progress in the student design department of the Automobile and Tractor Faculty. Production of an electric car prototype model is technically challenging task which is planned to be implemented in the autumn of 2019.

Еще

Список литературы Разработка планетарного редуктора для мотор-колеса электроболида

  • Li, X. A modularization method of dynamic system modeling for multiple planetary gear trains transmission gearbox / X. Li, A. Wang // Mechanism and Machine Theory. - 2019. - Vol. 136. - P. 162-177. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2019.03.002
  • Вулгаков, Э.Б. Соосные зубчатые передачи: справ. / Э.Б. Вулгаков. - М.: Машиностроение, 1987. - 256 с.
  • Филичкин, Н.В. Анализ планетарных коробок передач транспортных и тяговых машин: учеб. пособие / Н.В. Филичкин. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. - 178 с.
  • Salgado D.R. Analysis of the transmission ratio and efficiency ranges of the four-, five-, and six-link planetary gear trains / D.R. Salgado, J.M. del Castillo // Mechanism and Machine Theory. - 2014. - Vol. 73. - P. 218-243. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2013.11.001
  • Кудрявцев, В.Н. Конструкция и расчет зубчатых редукторов / В.Н. Кудрявцев, Ю.А. Державец, Е.Г. Глухарев. - Л.: Машиностроение, 1971. - 328 с.
  • Шитиков, Б.В. О числе сателлитов в планетарных редукторах / Б.В. Шитиков, В.А. Щепетильников. - М.: Изд-во АН СССР, 1949.
  • Synthesis of multi-row and multi-speed planetary gear mechanism for automatic transmission / Jinxia Liu, Luda Yu, Qingliang Zeng, Qingye Li // Mechanism and Machine Theory. - 2018. - Vol. 128. - P. 616-627.
  • DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2018.07.007
  • Волков, Д.П. Планетарные, волновые и комбинированные передачи строительных и дорожных машин / Д.П. Волков, А.Ф. Крайнев. - М.: Машиностроение, 1968. - 271 с.
  • Кудрявцев, В.Н. Планетарные передачи / В.Н. Кудрявцев. - М.; Л.: Машиностроение, 1966. - 307 с.
  • Черкашин, В.П. Таблица передаточных отношений, чисел зубьев колес, величин несоосностей однорядного планетарного механизма / В.П. Черкашин. - М.: Машиностроение, 1976. - С. 6-69.
  • Руденко, Н.Ф. Планетарные передачи / Н.Ф. Руденко. - М.; Л.: Машгиз, 1947. - 756 с.
  • Планетарные передачи: справ. / под ред. В.Н. Кудрявцева и Ю.Н. Кирдяшева. - Л.: Машиностроение, 1977. - 535 с.
  • Korta, Jakub A. Domenico Mundo. Multi-objective micro-geometry optimization of gear tooth supported by response surface methodology / Jakub A.Korta // Mechanism and Machine Theory. - 2017. - Vol. 109. - P. 278-295.
  • DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2016.11.015
  • Linke, H. Gear Teeth Geometry / Heinz Linke, Jörg Börner, Ralf Heß // Cylindrical Gears. - 2016. - P. 39-108.
  • DOI: 10.3139/9781569904909.002
  • Li, J. Power Analysis and Efficiency Calculation of the Complex and Closed Planetary Gears Transmission / Jianying Li, Qingchun Hu // Energy Procedi. - 2016. - Vol. 100. - P. 423-433.
  • DOI: 10.1016/j.egypro.2016.10.197
  • Yang, Fuchun. Power flow and efficiency analysis of multi-flow planetary gear trains / Fuchun Yang, Jianxiong Feng, Hongcai Zhang // Mechanism and Machine Theory. - 2015. - Vol. 92. - P. 86-99.
  • DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2015.05.003
  • Esmail, E.L. Power losses in two-degrees-of-freedom planetary gear trains: A critical analysis of Radzimovsky's formulas / E.L. Esmail. E. Pennestrì, A. Hussein Juber // Mechanism and Machine Theory. - 2018. - Vol. 128. - P. 191-204.
  • DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2018.05.015
  • Решетов, Д.Н. Детали машин / Д.Н. Решетов. - М.: Машиностроение, 1989. - 496 с.
  • Planetary gear sets power loss modeling: Application to wind turbines / Charles Nutakor, Adam Kłodowski, Jussi Sopanen, Aki Mikkola, José I. Pedrero // Tribology International. - 2017. - Vol. 105. - P. 42-54.
  • DOI: 10.1016/j.triboint.2016.09.029
  • Development and validation of an integrated planetary gear set permanent magnet electric motor power loss model / Charles Nutakor, Juho Montonen, Janne Nerg et al. // Tribology International. - 2018. - Vol. 124. - P. 34-45.
  • DOI: 10.1016/j.triboint.2018.03.026
Еще