Разработка планетарного редуктора для мотор-колеса электроболида

Abstract

В рамках студенческого проекта по разработке электрического болида в ЮжноУральском 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 3Б-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. 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.