Il principio di Bernoulli
9 Gennaio 2025
La resistenza dei materiali
16 Gennaio 2025Docenti:
Prof. Andrea Tonoli
Prof. Massimo Sorli
Prof. Giorgio Figliolini
DESCRIZIONE DEL CORSO
Un veicolo è un sistema complesso il cui comportamento è il risultato dell’interazione tra i suoi componenti come ruote, gruppo propulsore, telaio, sospensioni, comandi. Capire come i diversi sottosistemi influenzano il comportamento in termini di consumo di carburante, prestazioni e maneggevolezza è essenziale per un ingegnere automobilistico. Benché il compito del tecnico possa essere focalizzato su un aspetto specifico o su una parte, la comprensione degli effetti a livello di sistema è essenziale per ottimizzare il progetto. Quest’ottica di sistema è indispensabile oggi per fare in modo che ciascun componente contribuisca a minimizzare consumi a ed emissioni a livello veicolo garantendo al contempo la sicurezza.
OBIETTIVI DEL CORSO
Obiettivo del corso è di dare gli strumenti quantitativi per comprendere il comportamento dei veicoli stradali (auto e veicoli commerciali leggeri) in termini di prestazioni, consumi e stabilità e di analizzare come questo comportamento sia influenzato dalle caratteristiche dei suoi sottosistemi.
In base a quanto imposto a livello globale dalle normative sulle emissioni e i consumi, il corso fa riferimento a veicoli elettrici e ibridi.
Partendo dall’analisi delle caratteristiche dei principali sottosistemi del veicolo per poi analizzare caratteristiche di sistema quali prestazioni, consumi e stabilità di guida.
A livello di sottosistema saranno analizzate le principali caratteristiche dei seguenti componenti:
- Pneumatici: comportamento longitudinale, laterale e di resistenza al rotolamento, approcci modellistici più diffusi,
- Motopropulsore: architetture e le caratteristiche limite e di efficienza di motopropulsori elettrici e ibridi e del relativo sistema di accumulo.
- Sistema frenante: freni, circuito frenante e sistemi di controllo. Sospensioni: principali componenti, architetture e loro comportamento elasto-cinematico.
- Sistemi di attuazione: servoattuatori idraulici, pneumatici, elettrici, loro architetture, requisiti, prestazioni e controllo.
- Sistema di sterzo e suoi componenti.
A livello di sistema veicolo verranno analizzati:
- Comportamento longitudinale: prestazioni limite in trazione e frenatura, cicli guida e consumi, approcci modellistici per l’analisi delle prestazioni e dei consumi.
- Comportamento laterale: variabili del moto e modelli semplificati per l’analisi del comportamento in curva del veicolo. Influenza delle caratteristiche di pneumatici e sospensioni sul comportamento in curva.
- Comportamento verticale: irregolarità stradali e ruolo delle sospensioni per garantire il comfort e la tenuta di strada. Cenni su sospensioni a smorzamento controllato.
Il corso è di tipo introduttivo, il suo scopo tuttavia è di fornire quanto più possibile strumenti capaci di consentire un’analisi quantitativa. Saranno perciò introdotti gli approcci modellistici base che permettano tuttavia di analizzare l’influenza dei principali parametri caratteristici dei sistemi analizzati.
DESTINATARI DEL CORSO
Il corso è rivolto a progettisti junior, tecnici e commerciali sia di costruttori che del settore della componentistica che abbiano la necessità di approfondire il comportamento del sistema veicolo e di quali siano le ricadute del singolo componente sul sistema complessivo.
PREREQUISITI
Conoscenze base di meccanica, meccanica applicata e dinamica.
COMPETENZE CHE SI ACQUISISCONO
Al termine del corso saranno fornite le seguenti competenze:
- Pneumatico: analizzare e comprendere il comportamento longitudinale, laterale e combinato, la resistenza al rotolamento.
- Motopropulsore: comprendere le principali architetture di powertrain, ibridi ed elettrici.
- Dinamica longitudinale: analizzare, mediante modelli, le prestazioni longitudinali del veicolo in termini di velocità massima, pendenza massima della strada, accelerazione massima, Valutare il consumo di energia per un determinato ciclo di guida.
- Sistemi di attuazione: conoscere l’architettura di attuatori idraulici, pneumatici, elettrici e loro controllo. Conoscere l’architettura e i criteri di progetto e di verifica in simulazione di un servo-attuatore per il controllo della posizione, velocità, forza.
- Sistema frenante: analizzare e comprendere l’architettura e i componenti dell’impianto frenante, valutare la ripartizione di frenatura.
- Sospensioni: Modellare e prevedere il comportamento dinamico verticale delle sospensioni, conoscere le tipologie costruttive e le caratteristiche degli ammortizzatori.
- Sterzo: Analizzare e comprendere la cinematica e i componenti del sistema sterzante.
- Dinamica laterale: Modellare e prevedere le prestazioni del veicolo durante le curve stazionarie, modellare il comportamento di sottosterzo e sovrasterzo e i parametri che influenzano la stabilità del veicolo.
PROGRAMMA
- Pneumatico: struttura, forze longitudinali e laterali, carichi combinati, resistenza al rotolamento
- Prestazioni longitudinali: accelerazione massima, pendenza massima, velocità massima, consumi
- Sistemi di attuazione controllata, idraulici, pneumatici, elettrici. Architettura servo-attuatore controllo posizione, velocità, forza. Requisiti, prestazioni, simulazione
- Frenatura: ripartizione frenatura e comportamento limite
- Freni: disco, tamburo, circuito frenante, servo-attuazione (auto e veicolo industriale)
- Comportamento verticale: dinamica verticale, parametri di comfort e road holding, influenza di rigidezza e smorzamento
- Sospensioni: centro ed asse di rollio, traiettorie polari e centro di curvatura del baricentro, effetti sulla stabilità al moto di rollio.
- Sospensioni: architetture: McPherson, quadrilateri, bracci longitudinali/trasversali, ponte torcente, multi-link, assale rigido.
- Componenti sospensioni: ammortizzatori, molle (torsione, flessione, pneumatiche)
- Sterzo: cinematismo di accoppiamento, scatola guida, servo-attuazione
- Comportamento laterale: variabili del moto, modello dinamico linearizzato, comportamento stazionario