Shell Eco-Marathoni võistlussõiduki projekteerimine

Lõputöö eesmärk oli projekteerida Shell Eco-marathon võistlussõidukile uus ülekandesüsteem, mis sobiks uue projekteeritud mootoriga ja tõstaks sõiduki energiaefektiivsust likvideerides vana süsteemi kitsaskohti. Lõputöös dokumenteeriti nii projekteerimisprotsessi kui ka katsete ja analüüside tulemusi, mille põhjal tehti järeldused uue lahenduse sissetoomiseks. Katsete ja mõõtmiste käigus uuriti vana ülekandesüsteemi puudujääke ning saadud tulemuste põhjal töötati välja uus ülekandesüsteemi lahendus, mis parandaks jõuülekande efektiivsust, oleks kergem ja võimaldaks siduriga lülitada vedu, et saaks kasutada tõhusamalt Shell Eco-marathon võistlussarjas levinud „burning and coasting“ strateegiat. Uue lahendusena projekteeriti üheastmeline kettülekanne nukksiduri lülitussüsteemiga. Uus ülekandesüsteem Shell Eco-marathon võistlussõidukile on energiaefektiivsem vabaveeremisel tänu BMX vabajooksu siduri eemaldamisele ja on vanast süsteemist 30% kergem, kuigi on oma ehituselt keerulisem ja detailirohkem. Uue ülekandesüsteemiga on võimalik sobitada ka kaitsekate ja tagapiduri süsteem, valmistades vastav uus süsinikust ratas. Uue lahenduse puhul teostati süsteemis olevatele komponentidele tugevusarvutusi ja analüüse. Analüüside käigus optimeeriti komponentide geomeetriat, et saavutada väiksem mass ja piisav tugevus. Tugevusarvutustega kontrolliti detailide vastupidavust töökoormustele. Tugevusarvutused hõlmasid erinevaid meetodeid – LEM analüüse ja ka käsitsi teostatud arvutusi.

The aim of the thesis was to design a new power transmission system for the Shell Eco-marathon competition vehicle, which would match the newly designed engine and increase the energy efficiency of the vehicle by eliminating the shortcomings of the old system. The thesis documented both the design process and the results of tests and analyses, based on which conclusions were drawn for the introduction of a new solution. During the tests and measurements, the shortcomings of the old transmission system were investigated, and based on the obtained results, a new transmission system solution was developed that would improve the efficiency of the power transmission, be lighter and enable the drive to be switched with the clutch, so that the "burning and coasting" strategy common in the Shell Eco-marathon competition series could be used more effectively. It was found that the BMX freewheel that was used with the old transmission system had a lot of drag and eliminating it would make the Shell Eco-marathon vehicle have less rolling resistance therefore a toothed clutch was implemented. Because of the rules of the Shell Eco-marathon competition, it was made sure in the design process, that a bicycle brake rotor to implement a rear brake and a protective cover could also be applied to the final design. The final design is 30% lighter than the old transmission system even with the added complexity of the clutch system. For the new solution, strength calculations and analyzes were performed on the components in the system. During the tests, the geometry of the components was optimized to achieve lower mass and sufficient strength. Strength calculations were used to check the strenght of the parts while applying forces generated by the system. The strength calculations involved different methods – FEM as well as manual calculations.