Riassunto analitico
L’elaborato di tesi sviluppa la progettazione preliminare di una trasmissione agricola con l’obiet-
tivo di verificare la possibile applicazione di un powertrain ibrido elettrico in ambito agricultural,
attraverso l’ottimizzazione dei parametri di power density ed efficienza della trasmissione, a pa-
rità di performance relativa con un powertrain tradizionale.
L’architettura ibrida selezionata è di tipo compound split, implementata tramite un epicicloida-
le complesso di tipo Ravigneaux. La trasmissione, grazie all’utilizzo di due macchine elettriche,
permette una variazione continua del rapporto e presenta tre diverse gamme: due per l’a-
vanzamento frontemarcia ed una per quello in retromarcia, per ottenere un’ottima efficienza
nell’intero campo di funzionamento.
Il dimensionamento è stato effettuato rispettando requisiti geometrici, di ingombro, di poten-
za in input e di resistenza/durata degli ingranamenti, garantendo così un assemblaggio ed un
funzionamento corretto ed in linea con i requisiti progettuali dell’azienda.
La modellazione di questa trasmissione è stata eseguita sia utilizzando un foglio di calcolo, per
un primo dimensionamento generale, che utilizzando il software KISSsys per quello di dettaglio
e per il calcolo della resistenza/durata degli ingranamenti.
La progettazione preliminare ha prodotto dei risultati promettenti mostrando come la trasmis-
sione analizzata può essere un’ottima alternativa elettrica rispetto ad una driveline convenzio-
nale. La gearbox riesce a rispettare gli attuali requisiti riducendo sensibilmente il volume totale,
aumentando l’efficienza nei punti di lavoro e aggiungendo nuove caratteristiche tipiche delle tra-
smissioni elettrificate. Dal punto di vista della resistenza degli ingranamenti sono emersi valori
adeguati a garantire un buon funzionamento, anche se andranno effettuate una serie di verifiche
successive su altri scenari di rottura della trasmissione e successivi dimensionamenti, come ad
esempio la valutazione dettagliata di cuscinetti, accoppiamenti scanalati e frizioni.
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Abstract
This thesis develops the preliminary design of an epicyclic geartrain, aiming at verifying the
feasibility of the application of an hybrid electric powertrain in the agricultural sector, through
the optimization of parameters such as power density and efficiency of the geartrain, while
maintaining performances comparable to a traditional powertrain.
The selected hybrid architecture is a compound split one, implemented through the use of a
complex Ravigneaux epicyclic geartrain. The transmission, thanks to the presence of two elec-
tic machines, allows a continuous variaton of the gear ratio and presents three ranges: two for
the forward advance and one for the backwards one, achieving an optimal efficiency through
all the operational range.
The sizing process has taken into account geometrical, volumetric, input power and robustness
of the gear mesh restrictions, in order to guarantee the correct assembly and operation of the
geartrain.
The modelling process has been completed first using a spreadsheet to reach a draft dimension-
ing, then through the use of the KISSsys software to get a more detailed one, also evaluating
the robustness of the gear meshing.
The activity analysis has produced promising results, showing how the analysed transmission
is a valid electric alternative to a conventional one. The gearbox is able to comply with the
requirements reducing the global volume, inproving the efficiency in the working areas and
enriching the design with additional features typical of an electrified transmission. Regarding
the robustness of the gear, the study obtained adequate values that guarantee an overall sat-
isfactory operation, although it would be appropriate in the future to proceed with additional
damaging tests of the transmission, such as the evaluation of the robustness of the support
bearings, clutches and splines.
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