Appunti meccanica del veicolo

APPUNTI DI MECCANICA DEL VEICOLO

Differenziali e ripartitori di coppia

Anno 2020 – 2021

Differenziali

Differenziali a ruote coniche e a ruote cilindriche.

Accelerazione di autoveicolo con differenziale libero ed una delle due ruote motrici in condi-zioni di aderenza nulla.

Analisi di due diverse modalità di bloccaggio.

Rendimento del differenziale con attrito coulombiano nel moto curvo.

Comportamento nel moto curvo (trazione e rilascio); pattinamento della ruota motrice interna.

Definizioni di etorque bias locking effect.

Differenziale con giunto viscoso tra portasatelliti e semiasse, e tra semiassi: relazioni tra i mo-menti torcenti sui semiassi, potenza dissipata.

Differenziali a scorrimento limitato.

Analisi statica del differenziale Salisbury, con verifica del punto di transizione.

Differenziali attivi: schema con contralbero e frizioni, BMW Dynamic Performance Control.

Ripartitori di coppia

La trazione integrale: caso ipotetico di realizzazione con differenziale

DI MECCANICA DEL VEICOLO

Trasmissioni omocinetiche e frizioni

Anno 2020 – 2021

Trasmissioni omocinetiche

Piano omocinetico: il teorema di Myard.

Il giunto Clemens. Il giunto Rzeppa. Il giunto a tripode.

Numero di gradi di libertà e iperstaticità di collegamenti omocinetici.

Reazioni sul telaio: momenti secondari.

Analisi statica di trasmissione omocinetica con due giunti omocinetici con reazioni sul telaio.

Necessità di trasmissioni omocinetiche simmetriche per veicolo a trazione anteriore.

Frizioni (cenni)

Momento massimo trasmissibile, reazioni assiali sugli alberi.

Esempi costruttivi.

Parastrappi.

Confronto tra impiego di molle a tazza e molle elicoidali.

4.1 Giunto Clemens.

Giunto Rzeppa. 4.2

Giunti a tripode. 1

FRIZIONI

Lo schema più semplice di frizione prevede due dischi affacciati (A, C), che possono essere premuti dalla forza esercitata da una molla (M). Per allontanare i dischi occorre esercitare una forza esterna che comprima la molla. Il massimo momento

Il testo fornito descrive il funzionamento di un innesto a frizione. Viene menzionato il coefficiente di attrito (μ), la forza esercitata dalla molla (F), il raggio medio della corona circolare delle superfici d'attrito (r), la forza esterna applicata (Fe) e il momento in fase di disinnesto (M).

Per disinnestare la frizione o diminuire la forza di attrito, si aziona una forchetta sulla cava E in direzione assiale, applicandovi una forza esterna (Fe) che tende a comprimere la molla. Quando la frizione è innestata, la molla tende ad allontanare i due alberi (B, D), che quindi necessitano di un reggispinta. L'albero a destra (D) è sempre caricato, e la forza assiale cresce quando la frizione è disinnestata. A causa del moto relativo fra forchetta e cava, si verifica usura. Inoltre, è conveniente disporre di una molla rotante per evitare il moto relativo fra spira e frizione.

Il momento in fase di disinnesto risulta essere: M = -μ(Fr + Fe)

Tuttavia, le frizioni automobilistiche non sono costruite in questo modo. Il disegno di...

frizione di tipo automobilistico e schema di leva di disinnesto.

Un disco unico (A), accoppiato prismaticamente all'albero a destra, porta le guarnizioni d'attrito. Esso è premuto fra volano (B) e spingi-disco (C), quest'ultimo accoppiato prismaticamente al volano (mediante i risalti L). Al volano è fissato un coperchio (G). Fra coperchio e spingi-disco vi sono molle precaricate (M). A frizione innestata i due alberi non sono caricati assialmente (le reazioni delle molle sono interne alla scatola del volano). Per disinnestare, dall'esterno si applica una forza assiale al manicotto (D), diretta verso sinistra, mediante una forchetta. La traslazione del manicotto provoca la rotazione della leva (E) che fa traslare a destra lo spingi-disco, che comprimendo ulteriormente le molle si stacca dal disco. A questo punto l'albero a destra continua ad essere assialmente scarico, mentre vi è un carico assiale sul solo albero motore a sinistra.

Le leve sono 3, disposte a 120°. Nello schema raffigurato a destra si considera una singola leva (in realtà la retta d’azione delle risultanti è l’asse dell’albero) dal cui equilibrio si deduce: b = <F F F Fe m e ma + ; inoltre continua a scaricarsi – Sul coperchio, quindi sul volano, si scarica la somma F F Fe m m per l’azione diretta delle molle; l’effetto netto che carica assialmente l’albero a sinistra (forza di disinnesto, diretta verso sinistra) grazie alle leve risulta essere di modesta entità. F e Essendoci 2 superfici di attrito si ha: μ = m2 (con elevato, grazie alle guarnizioni d’attrito) M F rmaxf m m I dischi di lamiera su cui sono montate le guarnizioni d’attrito sono ondulati per garantirne una certa cedevolezza assiale, e di conseguenza rendere l’innesto frizione graduale. Un problema è dato dalle molle elicoidali, che tendono a flettere sotto l’azione della forza

centrifuga.Innesto a frizione monodisco, con molla a diaframma. 4In luogo di molle elicoidali in realtà viene sempre utilizzata una molla a diaframma (a tazza), nonsoggetta a problemi di centrifugazione. Le molle a tazza, inoltre, consentono soluzioni costruttivedi minore ingombro, più compatte.La molla a tazza, come mostrato nella figura precedente, è precaricata dalla campana avvitata alvolano. Per disinnestare la frizione si applica un carico assiale ai cosiddetti petali della molla. Ilprodotto della forza per la lunghezza dei petali fornisce il momento applicato al bordo interno dellamolla a tazza. Esso tende ad appiattire la molla, azzerando la sua reazione sulla sporgenza dellospingi–disco. Innesto a frizione monodisco di tipo automobilistico.L’innesto in figura, progettato per una coppia massima trasmissibile di 300 Nm, è composto da:albero motore (P), albero condotto (T), disco condotto (G), spingi–disco (N), volano (E), campana(A),

flangia di fissaggio campana/volano (B), rivetto (D) e anelli (L) per l'infulcramento della molla a diaframma (M) alla campana, levette integrate nella molla a diaframma per comando disinnesto (petali H), reggispinta comando disinnesto (I), corona dentata comando avviamento (O). La coppia prismatica fra spingi-disco e volano è realizzata mediante un sistema a tre balestriniflessibili (C), ciascuno con un estremo vincolato allo spingi-disco, e l'altro al coperchio. Soluzioni diverse per l'infulcramento della molla a diaframma alla campana. Frizione multidisco. La frizione multidisco raffigurata (per uso non automobilistico) presenta 5 dischi (= 5) e 10 superfici di contatto (= 10). In presenza di più dischi il momento massimo trasmissibile risulta essere: m max = mN F rmaxf c m mI dischi di frizione sono premuti dalla molla compressa in battuta contro l'elemento C. Il disinnesto avviene applicando una forza assiale contraria tramite

L'elemento S. 6I parastrappi sono giunti elastici con smorzamento isteretico interposto tra mozzo e disco. Consentono di ridurre i picchi di momento durante le manovre di innesto frizione. Tali giunti innanzitutto possiedono molle che vanno in compressione; di seguito vari casi:

Al parastrappi si aggiunge inoltre una piccola frizione precaricata con molla a tazza, che faccia attrito sul disco del parastrappi stesso, il quale subisce piccole oscillazioni rispetto al mozzo. Durante le piccole oscillazioni relative viene dissipata energia per attrito coulombiano e nasce un ciclo d'isteresi, come rappresentato nella figura seguente (A indica la curva reale e D evidenzia l'isteresi). δ, coppia ).

Caratteristica di un parastrappi (angolo CIl parastrappi deve essere provvisto di fine corsa, quando le molle vanno a pacco. 7Disco per frizione di automobile, dotato di parastrappi.

Legenda: mozzo (M); armatura (AR); larghezza delle aperture di alloggiamento delle molle (a, b, Δc); c);

lunghezza delle molle scariche (a', b', c'); gioco delle molle nelle aperture 2 e 3 (Δb, smorzatori ad attrito (at), molla a diaframma (df) per il carico delle guarnizioni di frizione dellosmorzatore ad attrito. 8Caratteristiche carico-deformazione di una molla lineare e di una molla a diaframma.

La figura mostra a confronto due caratteristiche carico-deformazione (P, S) rispettivamente relativead una molla lineare (A) e ad una molla a diaframma o a tazza (B). I pedici sono riferiti a: caricosul comando (C), carico di disinnesto (D), corsa di innesto/disinnesto (E), deformazione di precarico(L), carico sullo spingidisco (S), usura (U).

APPUNTI DI MECCANICA DEL VEICOLO

Sospensioni

Anno 2020 - 2021

Classificazione generale dei meccanismi di sospensione.

Sospensioni dei trattori a ruote ed a cingoli (cenni).

Sospensione Double wishbone.

Sospensione MacPherson.

Sospensione a cinque bielle.

Sospensione De Dion.

Parametri geometrici caratteristici.

Analisi di