Ottimizzazione del gruppo gamme di una trasmissione off-highway con applicazione modulare per più trasmissioni

This thesis arises from a project developed at HPE Group, focused on the concept and design of an off-highway transmission intended for agricultural vehicles. The work is structured around the parallel development of two transmission projects dedicated to different vehicle applications, identified as Module H and Module M. The main design objective is the synergistic integration of most components to ensure modularity across multiple transmissions with different concepts and performance requirements. Starting from a reference architecture already outlined within the company, the activity focuses on optimizing the gear set of the ranges, both in terms of geometric configuration and functional adaptability to the two applications. The final output will be, ideally, a layout usable in both modules, appropriately adapted to the specific constraints imposed by their respective installation contexts. The thesis develops through a preliminary analysis of the system, followed by the analytical sizing and structural verification of the main elements: shafts, bearings, bushings, elastic rings, and gears. The verifications, aimed at validating the mechanical reliability and performance of the components, also involved possible revisions of the 3D models, based on space and assembly constraints. For calculation and simulation activities, the CAE software KISSsys and KISSsoft, specialized for transmission systems, were used, along with supporting spreadsheets created in Microsoft Excel. The 3D modeling was instead carried out using the CAD software PTC Creo.

La presente tesi trae origine da un progetto sviluppato presso l’azienda HPE Group, avente per oggetto il concept e la progettazione di una trasmissione off-highway destinata a veicoli agricoli. Il lavoro si articola nello sviluppo parallelo di due progetti di trasmissione dedicate a differenti applicazioni veicolari, identificate come modulo H e modulo M. L’obiettivo progettuale principale è l’integrazione sinergica della maggior parte dei componenti, al fine di garantire una modularità tra più trasmissioni con concetti e requisiti prestazionali differenti. A partire da un’architettura di riferimento già delineata entro l'azienda, l’attività si concentra sull’ottimizzazione del gruppo ingranaggi delle gamme, sia in termini di configurazione geometrica sia di adattabilità funzionale alle due applicazioni. L’output finale sarà un layout utilizzabile in entrambi i moduli, opportunamente adattato ai vincoli specifici imposti dai rispettivi contesti di installazione. L’elaborato si sviluppa attraverso un’analisi preliminare del sistema, seguita dal dimensionamento analitico e dalla verifica strutturale degli elementi principali: alberi, cuscinetti, boccole, anelli elastici e ingranaggi. Le verifiche, finalizzate a validare l’affidabilità meccanica e le prestazioni dei componenti, hanno comportato anche l’eventuale revisione dei modelli 3D, in funzione dei vincoli di ingombro e assemblaggio. Per le attività di calcolo e simulazione sono stati impiegati i software CAE KISSsys e KISSsoft, specifici per sistemi di trasmissione, oltre al supporto di fogli di calcolo realizzati in Microsoft Excel. La modellazione tridimensionale è stata invece realizzata mediante il software CAD PTC Creo.