Mekatronisen portaattomasti säädettävän ajoneuvotehonsiirtokoneiston suunnittelu ja simulointi

Abstract

Työn tarkoituksena on tutkia tehonsiirron ratkaisuja, jotka mahdollistavat jatkuvanopeus ja -momentinsäädön. Työ on rajattu käsittämään kahta eri planeettavaihdetuotetta. Tutkimuksen kohteena ovat valittujen vaihdetuotteiden planeettapyörästöjen eri kytkentämahdollisuudet ja niiden vaikutus toisiinsa. Vaihteiden teknistä toteutusta ja toimivuutta tarkastellaan fyysisten testien, simuloinnin sekä analyyttisen laskennan avulla. Apuna työssä on käytetty Dymola simulointiohjelmaa, jossa kinemaattisten kuvakeliitäntöjen avulla on rakennettu virtuaalimalli tarkastellusta tuotteesta ja sen toiminnasta. Tietokoneen avulla luotua dynaamista simulointimallia on muokattu tutkimuksen edistyessä differentiaalisesti jatkuvasäätöisen momentinmuuntimen aikaan saamiseksi.

Tuotteissa on käytetty aurinkopyörällisiä ja aurinkopyörättömiä planeettapyörästöjä. Ensimmäisessä tutkittavassa tuotteessa on kolme planeettapyörästöä ja toisessa kaksi. Teholähteeksi käy polttomoottori tai sähkömoottori. Välitys- ja pyörimissuhteiden muuntoon vaikuttaa planeettavaihteistoon kytketty sähkömoottori, jonka toimintaa voidaan ohjata erikseen. Työssä on selvitetty, millaisia kulmanopeuksia ja momentteja eri ajanhetkellä ja eri pisteissä simulointimallia esiintyy.Lisäksi selvitetään vaihteistojen portaattoman välityssuhteen muuntomahdollisuudet. Tarkoituksena on saada realistista informaatiota tutkittavien laitteiden toiminnasta. Johtavana ajatuksena on modernien menetelmien käyttäminen uusien innovaatioiden toimivuuden ja äärikohtien tutkimiseksi.

The aim of this Masters of Science thesis is to research power train applications that make possible continuous speed and torque adjustment. The workdeals with two planetary gear products. The research covers connection possibilities with different planetary gears and their interactions. The gear product design and functionality has been studied with simulation, analytical calculationsand physical tests. To assist this work a computer program called Dymola from Dynasim AB was used to create dynamical simulation model to study planetary gear products. During the research project the computer model was modified in order to better simulate differential continuously adjustable torque converter.

Planetary gear product design includes sun gear and sunless gear construction. The first planetary gear product construction includes two separate planetary gears and the second three planetary gears. For the power supply, both a combustion or an electric motor is acceptable. An electric motor's function, which can be adjusted, affects the planetary gear gearing and rotation speed relations. In this work, angular velocity and torque at a certain time has been clarified at certain points of the simulation model. Also, continuously adjustable gearing convertion possibilities will be clarified. The aim is to get realistic information about the studied gear product functionality. The leading idea of this work was to apply modern computer tools to study new innovations and their extreme points in planetary gear construction.