Desenvolvimento e modelagem de um sistema de redução planetário com alta rotação de entrada

Abstract

Este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de um redutor planetário, para utilizar em motores elétricos com aplicação em veículos elétricos. Foram dimensionados os principais componentes do redutor, os eixos, as engrenagens e especificados os rolamentos. A ideia para execução deste trabalho surgiu a partir da necessidade que os fabricantes de veículos elétricos buscam: motores com maior potência e menor massa, ou seja, com uma maior densidade de potência do motor. E uma das maneiras que os fabricantes de motores elétricos estão colocando em prática é aumentar a rotação do motor e diminuir o torque. Consequentemente o motor fica menor e apresenta menor massa, por isso é necessária a utilização de redutor, para diminuir a rotação e aumentar o torque. Para isso é de suma importância o redutor ser compacto e possuir uma massa reduzida, que são as principais características do redutor planetário. A etapa inicial consistiu em uma revisão bibliográfica, na qual foi realizado um comparativo entre os livros de gestão e desenvolvimento de projeto, que definiu o melhor método aplicável no projeto, em seguida foi apresentado o funcionamento do redutor planetário, as equações para realização de cálculos de redução e suas restrições, após isto foi realizado benchmarking de alguns principais fabricantes de redutores. O dimensionamento mecânico do sistema seguiu as normas AGMA e ASME que rege as resistências de engrenagens e de dimensionamento de eixos rotativos, o trabalho também contemplou as especificações dos mancais, ao final obteve-se o detalhamento e especificações do projeto, o resultado final foi positivo, pois foram atendidos todos os objetivos e obtidos fatores de segurança e dimensionais satisfatórios. Para a elaboração do trabalho foi usado softwares de auxilio como SolidWorks®, Excel® e Mathcad.

This work has as main objective the development of a planetary gearbox, for use in electric motors for vehicles. The major components of the gearbox, the shafts, gears and bearings have been designed and specified. The motivation of this work is the needs that the electric vehicles manufacturers: motor with higher power and lower mass, with a higher power density. One of the ways that electric motor manufacturers are putting into practice is to increase motor rotation and decrease torque. Consequently, the motor gets smaller and lighter, but needs to use a gearbox to decrease rotation and increase the torque. For this, it is extremely important that the gearbox be compact and have a low weight, which are the main characteristics of the planetary gearboxes. The first step consisted of a bibliographical review, comparing different project management methods, which defines the best method applicable in the project. Then the operation of the planetary gearbox is shown, considering the equations for the reduction calculations and its restrictions. After the benchmarking of some major manufacturers of gearboxes is made. Another step is the mechanical sizing of the gears and shafts according to AGMA and ASME standards. The bearings are also calculated and selected, the final work had good results with security factors and dimensions satisfactory. The softwares used during this work are SolidWorks®, Excel® and Mathcad.