Formula Student Electric -kilpa-auton voimansiirron suunnittelu

Abstract

Tämän insinöörityön tavoitteena oli suunnitella Metropolia AMK:n Formula Student -tiimin, Metropolia Motorsportin, sähkökäyttöisen Formula-auton voimansiirto ja jäähdytysjärjestelmä sekä dokumentoida työssä kertynyt tieto ja havaitut kehityskohteet. Työ käsittelee voimansiirron suunnitteluprosessia kauden 2015 Formulan voimansiirron suunnittelun kautta, mutta toimii myös oppaana, josta on hyötyä projektin läpiviennissä tulevina kausina, vaikka voimansiirtokonsepti muuttuisikin.

Työn tuloksena syntyi myös erilaisia Excel- sekä Matlab-pohjaisia laskureita. Lisäksi työssä laadittiin pohja Gantt-kaaviolle sekä projektisuunnitelmapohja. Nämä dokumentit on luovutettu Metropolia Motorsportin käyttöön.

Työssä käydään aluksi lyhyesti läpi suunnittelun lähtökohdat: asetetut suunnittelutavoitteet sekä voimansiirtoon ja jäähdytysjärjestelmään tärkeimpinä vaikuttaneet säännöt. Seuraavana kuvataan voimansiirron suunnittelu: voimansiirtokonseptin valintaperusteet, ostokomponenttien valintaprosessi sekä pääkomponenttien suunnittelu ja mitoitus. Voimansiirron jälkeen käsitellään jäähdytysjärjestelmän suunnittelua ja mitoitusta. Viimeisenä suunnittelusta arvioidaan suunnittelun onnistumista sekä listataan havaittuja kehityskohteita sekä kehitysehdotuksia itse suunnittelun kehittämiseen.

Suunnittelun ohessa käsitellään lisäksi suunnittelun aikataulutusta, sillä aikakriittisessä projektissa aikataulutuksella on olennainen osa suunnittelun onnistunutta läpivientiä. Työssä esitellään kaudella 2015 suunnitellut ja toteutuneet aikataulut. Viimeisenä arvioidaan aikataulutuksen onnistumista ja listataan kehitysehdotuksia.

The aim of this thesis was to design a powertrain and a cooling system for an electrically powered Formula car of the Formula Student team, Metropolia Motorsport at Metropolia University of Applied Sciences and document the accumulated knowledge of the process and the observed development targets. This thesis is intended to serve as a guide in the design of the powertrain of the Formula Student race car. The work deals with the design process of the powertrain through the designing process of the 2015 Formula car. The goal was to compile a guide that will be useful the future seasons, even if the powertrain concept changes.

The result of the thesis work also generated different Excel- and Matlab-based calculation tools. A Gant chart template and a new project plan template was also created. These documents have been handed over to Metropolia Motorsport.

The thesis begins with a brief description of the design frameworks: the setting of the design objectives and the most important rules influencing the powertrain and the cooling system. Next the design of the powertrain follows: the selection criteria for the powertrain concept, the selection process for the purchased components and the design and dimensioning of the main components. After that, the design and dimensioning of the cooling system is reviewed. The study concludes with evaluation of the success of the design and listing of the development needs of the current design and development proposals for the development of the future design.

The planning schedule is also discussed along with the design, because scheduling is an essential part of successful execution in a time-critical project. In connection with the time-table, the work presents the timetables planned and realized in the period in 2015. Finally, the success of scheduling is evaluated and development suggestions are listed.