Négykerékhajtású Formula Student versenyautó kerékagyba integrált bolygóművének tervezése
Az elmúlt évek során csapatunk, a BME Formula Racing Team nagy tapasztalatra tett szert elektromos hajtású versenyautók tervezése, építése és tesztelése terén. A 2014/2015-ös szezonban a tapasztalatok felhasználásával gyökeresen új konstrukció irányába indultunk el.
Járműdinamikai szimulációkkal megállapítottuk, hogy a Formula Student pályáin akkor tud a leggyorsabban végigmenni a versenyautó, ha négykerékhajtás mellett nyomatékvektorozást alkalmazunk. Ezért az új szezonban így azt a célt tűztük ki, hogy egy kis tömegű, megbízható, négykerékhajtású elektromos versenyautót tervezzünk.
Kutatásomban az új jármű hajtásrendszerének tervezési fázisait mutatom be.
Ehhez első lépésben a hajtásrendszer konstrukciós kialakítását vizsgáltam. Figyelembe vettem a motorok és a hajtómű beépítési környezetét, mely a kialakítástól függően szoros összefüggésben áll a jármű futóművével/vázával. Számításba vettem az esetlegesen megnövekedett rugózatlan tömeget, mely a versenyautó menetdinamikai tulajdonságainak romlásához vezethet. Végleges konstrukcióként a tengelycsonkállványhoz rögzített, nagyfordulatszámú és kis nyomatékú elektromos AMK motort került kiválasztásra, mely a kerékagyba integrált lassító bolygóművet hajtja.
Következő lépésben járműdinamikai szimulációkat végeztem. Megvizsgáltam a Formula Student versenyekre jellemző pályatípusokat, melyek karakterisztikái nagyban befolyásolták a hajtómű áttételét. Ezen szimulációk alapján meghatároztam egy optimális áttétel tartományt, mely segítségével kiválasztottam a bolygómű egyes fokozatainak fogszámait.
A fogaskerekek fogazatának szilárdságtani számításainál kistömegű, de megfelelő biztonsági tényezőjű fogaskerekek tervezése volt a cél. Jelentős feladat elé állított a kellően erős (és későbbiekben a gyártás során be is szerezhető) acél kiválasztása valamint a hőkezelés módjának meghatározása. A továbbiakban a 3D tervezés során szükséges volt a gyártó céggel és más részegységekkel való szoros együttműködés, kapcsolattartás. Figyelembe kellett venni a kerékaggyal és a tengelycsonkállvánnyal való integrációt, és ezen részegységek együttes szerelhetőségét.
Az így megtervezett és legyártott bolygómű a versenyautó egyik legkönnyebb részegységévé vált. Mindössze 754,5 grammos tömegével sikerült elérni, hogy a rugózatlan tömeg csak minimális mértékben növekedjen.
szerző
-
Kádár András
Közlekedésmérnöki
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Farkas Zsolt
Egyetemi adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék