Разработка планетарного редуктора для мотор-колеса электроболида

Сергей Владимирович Кондаков, Алексей Евгеньевич Ларин, Александр Григорьевич Уланов

Аннотация


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. 


Ключевые слова


Формула Студент SAE; болид; электромобиль; мотор-колесо; планетарный редуктор; расчёт; 3D-модель

Полный текст:

PDF

Литература


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


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.