Una transmisión de variación continua impresa en 3D para un prototipo de vehículo eléctrico
Autores: Coimbra, Marcos R. C.; Barbosa, Társis P.; Vasques, César M. A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
Este documento tiene como objetivo presentar el diseño de una nueva transmisión variable continua (CVT) impresa en 3D, desarrollada para un prototipo de vehículo eléctrico que compite en la categoría de baterías eléctricas del Shell Eco-marathon, una competencia mundial de eficiencia energética patrocinada por Shell. El sistema propuesto está compuesto por una rueda de fricción cónica de polímero ensamblada en el eje del motor y acoplada directamente al neumático trasero del vehículo. La forma cónica permite implementar una variación continua del diámetro de la rueda de fricción en contacto con el neumático. El motor con la rueda de fricción se montó sobre una placa con rodamientos lineales, permitiendo que la relación de velocidad cambie al mover la placa lateralmente. Se creó un modelo de simulación computacional de un prototipo de vehículo eléctrico con la CVT impresa en 3D propuesta en el entorno de Matlab/Simulink para obtener la fuerza de tracción en la rueda de fricción y también para analizar el rendimiento del vehículo. Los resultados de la simulación demostraron posibilidades de aumentar el rango de velocidad del vehículo y el par disponible en la rueda de tracción trasera. Además, se mostró con el modelo simulado que la CVT diseñada consume un 10.46% menos de energía que una relación de transmisión fija, demostrando el potencial del concepto de CVT para la reducción del consumo de batería. Por último, se utilizó un software de corte para impresión 3D con un complemento de algoritmo de optimización para determinar los mejores parámetros de impresión para la rueda de fricción cónica, basándose en la fuerza tangencial, el desplazamiento máximo y el factor de seguridad. En comparación con la pieza original con una densidad de relleno del 100%, la solución optimizada redujo la masa del componente en aproximadamente un 12% mientras mantenía una resistencia mecánica y rigidez seguras.
Descripción
Este documento tiene como objetivo presentar el diseño de una nueva transmisión variable continua (CVT) impresa en 3D, desarrollada para un prototipo de vehículo eléctrico que compite en la categoría de baterías eléctricas del Shell Eco-marathon, una competencia mundial de eficiencia energética patrocinada por Shell. El sistema propuesto está compuesto por una rueda de fricción cónica de polímero ensamblada en el eje del motor y acoplada directamente al neumático trasero del vehículo. La forma cónica permite implementar una variación continua del diámetro de la rueda de fricción en contacto con el neumático. El motor con la rueda de fricción se montó sobre una placa con rodamientos lineales, permitiendo que la relación de velocidad cambie al mover la placa lateralmente. Se creó un modelo de simulación computacional de un prototipo de vehículo eléctrico con la CVT impresa en 3D propuesta en el entorno de Matlab/Simulink para obtener la fuerza de tracción en la rueda de fricción y también para analizar el rendimiento del vehículo. Los resultados de la simulación demostraron posibilidades de aumentar el rango de velocidad del vehículo y el par disponible en la rueda de tracción trasera. Además, se mostró con el modelo simulado que la CVT diseñada consume un 10.46% menos de energía que una relación de transmisión fija, demostrando el potencial del concepto de CVT para la reducción del consumo de batería. Por último, se utilizó un software de corte para impresión 3D con un complemento de algoritmo de optimización para determinar los mejores parámetros de impresión para la rueda de fricción cónica, basándose en la fuerza tangencial, el desplazamiento máximo y el factor de seguridad. En comparación con la pieza original con una densidad de relleno del 100%, la solución optimizada redujo la masa del componente en aproximadamente un 12% mientras mantenía una resistencia mecánica y rigidez seguras.