Appunti di Meccanica del veicolo

Introduzione

Autovettura → composta da telaio (corpo rigido nello spazio con 6 Gdl) e 4 ruote (che attraverso le sospensioni hanno ognuna 2 Gdl) → 14 Gdl complessivi, schematizzabile con simulatore multibody, uso di studio per suddiviso in:

• Dinamica longitudinale
• Dinamica laterale
• Dinamica verticale

Dinamica Longitudinale

→ veicolo lungo una traiettoria rettilinea con moto uniforme, accelerato o decelerato

• Dimensionamento propulsore
• Dimensionamento impianto frenante
• Stabilità rapporto di trasferitore

Dinamica Laterale

→ veicolo lungo una traiettoria curva con legge di moto omogenea (v = cost)

• Comportamento sovr/sotto sterzante (sovra sterzo)
• Stabilità (centro a centro di portabilacure esterne)

Dinamica Verticale

→ moti vibratori del veicolo in prossimità di irregolarità stradali (accoppiati accelerazione in elevare a fenomeni di abbassa di una ruota o di ribaltamento)

Dinamica Longitudinale

1. Contatto Ruota-Strada

Forze scambiate ei cerchio

• aerodinamiche
• motrici (propulsione)
• frenanti (freni)

Modello di Coulomb

Hp: ruote e strada sono corpi rigidi (contatto pentifare)

|T| ≤ f_S mod. V = 0 nel punto di contatto

f_S = coefficiente di attrito statico

Nel caso ruota-strada il contatto coincide con il centro di istantanea rotazione C:

VC = VG + ω∧(C-G) → VG = ω∧(G-C)→ VG=ωR

con VC = 0 nelle ipotesi di Coulomb che non c'è più slittamento (rotolamento puro)

Non ≠ esenza |T| perché c'è una diseguaglianza finché non si raggiunge la condizione di slittamento per cui |T| = f_cm|N| col f_cm coefficiente di attrito radente → condizione di slittamento puro e non si riesce a determinare VG insieme ω = 0.

Si ha sempre f_S > f_cm

Puro Rotolamento

Puro Slittamento

Hz non influisce sulla dinamica dello sterzo e non quello dell'intero veicolo. Hx e Hy sono momento di ribaltamento e intertiora di rotolamento.

CINEMATICA

Essendo = 0 il moto non è piano e perciò è possibile individuare l'asse eliccoidale del moto. Il moto del cerchio è una rotazione cu (con componente con asse z non nulla e quindi non nullo).

Supponiamo che non vi ha coppia applicata sull'asse del mozzo (-T=0). Se =0 il moto è perfettamente piano e l'asse eliccoidale diventa l'asse di istantanea rotazione e tutti i suoi punti hanno V_ꜽ=0 → V=V_x. In queste condizioni R_o = ^V_cod/_o = ^V/_o.

Il centro di istantanea rotazione si trova leggermente sotto il piano stradale → h < R_o = Re

Applicando alla ruota un angolo di camber non nullo il moto del cerchio non è più piano e si ha cu≠ce. In queste condizioni si ha R_o* = ^V_cod/_o^* > R_o. Si parla di braccio dell'asse eliccoidale nel piano x-z perché se =0 non si può trovare un centro di istanteanea rotazione (noto non piano).

Una condizione critica per μ_x è quella di SORPASSO nel fondo bagnato (specie in autunno o primavera) in cui l'aumento Δp ha un brusco crollo di μ_x e il veicolo è bloccato improvvisamente.

Per pneumatici RADIALI con ASFALTO ASCIUTTO si ha μx=1,22 -> la massima forza longitudinale trasmissibile supera del 20% il carico normale agente sulla ruota (300km/h).

Inoltre, μ_y ≈ 1,1 ed è questa condizione il campo più marcato quando il fondo stradale è sdrucciolevole.

L'uso del battistrada per ↑μ_p in condizioni di strada ASCIUTTA è essenziale (battistrada è sottrazione di rotolamento), ma in caso di BAGNATO l'acqua viene espulsa sotto l'area ORIZZONTALE (es. pneumatici con lamellature incrociate).

F = μ_xF + F₂ → si nota generalmente che μ_x ≠ F₂, ma F₂ può essere riportato a μ_x col componente F_t.

Coefficiente di Aderenza Laterale = μ_y + {F_y/F}_z = μ_y (↕d, F_z), s=0

Si possono fare le seguenti considerazioni viste in precedenza:

4. Aderenza Generalizzata

Nello studio dell'interazione pneumatico-strada sono stati sviluppati diversi modelli oltre a quelli spaziali:

• FISICI: riproducono le reali condizioni ruota-strada
• TEORICI: basati su formule matematiche che permettono la derivazione delle forze in uno pneumatico al variare di diverse grandezze mediante parametri sperimentali IN

SPINTA DI CAMPANATURA

Se γ ≠ 0 la forza laterale gode di un contributo aggiuntivo dello spinta di campanatura F_y che deriva dalla deformazione notevole di forza laterale corrente nell'arco di contatto, a causa della forza che risulta tangente all'arco per γ ≠ 0.

La componente centrale di una reazione all'arco di contatto F_t può essere presente anche nel caso di γ=0.

Se γ = 0,8m in

6. Frenatura

Si suppone che fuori idole si possa di frenare tutto il sistema, senza entrare nel dettaglio sulla tipologia dei freni.

Di conseguenza, si chiede:

\( \dot{x} = -\mu \Sigma F_i / M \)

Decelerazione Costante sotto il vincolo semplificato considerato (forze frenanti costanti)

Considerando il principio delle forze frenanti opposte:

Christiamo la velocità del veicolo di direzione x:

\( \dot{x} = \frac{dV}{dt} = \frac{F_{\text{tot}}}{M} \)

Imponendo l'equazione di moto si ottiene sperimentalmente (può calcolare tempo e spazio percorsi davanti la manovra di frenatura):

\( t_{\text{arr}} = \frac{H}{F_{\text{tot}}} \left| \frac{V_0}{\dot{x}} \right| \)

Di seguito si osserveranno i semplici cambiamenti delle forze agenti nel veicolo dell'equilibrio.

L'INTERTORE DI PRESSIONE

Nella pratica si evita il bloccaggio delle ruote anteriori in fondo poco aderente con conseguente perdita di sterzabilità.

Tale condizione si realizza limitando l’azione dei freni posteriori con meccanismi con cui reparto su una ruota forza frenante, e si controlla poi forza frenante e la pressione resta costante.

Queste dinamiche vengono rese superflue con l’utilizzo di interventi attivi di frenatura come l’ABS.

ABS: Antilock Braking System

Impedisce che ruote si bloccano durante la frenata, conservando manegevolezza e distanza, con il funzionamento iniziale sollevata la pressione alle ruote non modulate con scarto, per bloccare le ruote di pressione del freno di bordo e ritorna frenante ricomparso il bloccaggio.

Il rilascio di velocità per la modulazione della pressione viene controllato dalla centralina, la velocità delle ruote viene misurata da appositi sensori proporziona a quella delle altre ruote.

Configurando velocità e ridurre ABS si tiene la condizione di frenatura un cocchio pneumatico. Per massimizzare l'effetto frenante tutte le velocità devono decentralizzarsi 15%, dove la frenata si stabilizza prima.

Arazorato si comprensione 5% e due sequenze l’ABS lavorano nel range di 8% - 30%.

A parità di velocità l’assetto del veicolo controlla, ci deve rivelarsi con il passivo del veicolo, essenziale funzione bloccarsi delle ruote modello della curva si disegna di A e sensori della 8% e le velocità delle ruote, e fremata la scivolata, 30% variazione dell’attrito.

ESP: Electronic Stability Program

Sistema elettronico basato nell'impianto ABS con riferimento automatico e separato dei freni, il sistema e dalla frazionamento delle singolarmente rende la stabilità dei carmi.

Sensori di ASSETTO calcolando la centralina ABS e frena opportunamente nelle diverse ruote stabilizzate; il controllo di tutte e 4 con la strada la diminuzione di slittamento viene regolato il veicolo e stabilità.

Sensori ESP: sensori ABS: sensori riduce il errore di distanza, compensa queste reazioni.

L’ESP compensa l’ingombranza dei pedali, una azione anche accelerata per portata da distribuzione.