Appunti di Meccanica del veicolo

Introduzione

Autoveicolo → composto da telaio (corpo rigido nello spazio con 6 GdL) e 4 ruote (che attraverso le sospensioni hanno ognuna 2 GdL) → 14 GdL complessivi. Generalmente un simulatore multibody, uno si divide per semplicità in:

• DINAMICA LONGITUDINALE
• DINAMICA LATERALE
• DINAMICA VERTICALE

Dinamica Longitudinale → veicolo percorre una traiettoria rettilinea con moto uniforme, accelerato o decelerato

• Dimensionamento propulsore
• Dimensionamento impianto frenante
• Scelta rapporti di trasmissione

Dinamica Laterale → veicolo lungo una traiettoria curvata con legge di moto imposta (v=cost)

• Comportamento sovra/sottosterzante (curve stazionarie)
• Stabilità (cerchio o cerchio di perturbazione esterne)

Dinamica Verticale → moti vibrazionali del veicolo in prossimità di irregolarità stradali (ciò comporta, oltre alla sicurezza, anche fenomeni di comfort e di consumo del rotolamento)

INTRODUZIONE

Autovettura ➔ complesso da telaio (corpo rigido nello spazio con 6 GdL) e 4 ruote (che attraverso le sospensioni hanno ognuna 2 GdL) ➔ 14 GdL complessivi, scambetto un simulatore multibody, esso si divide per semplicità in:

• DINAMICA LONGITUDINALE
• DINAMICA LATERALE
• DINAMICA VERTICALE

Dinamica Longitudinale ➔ veicolo secondo una traiettoria rettilinea con moto uniforme, accelerato o decelerato

• Dimensionamento propulsore
• Dimensionamento impianto frenante
• Scelte rapporti di trascrizione

Dinamica Laterale ➔ veicolo lungo una traiettoria curva con legge di moto assegnata (v = cost)

• Comportamento sovra/sotto sterzante (curve stazionarie)
• Stabilità (cerchio o cerchio di perturbazione esterne)

Dinamica Verticale ➔ moti vibratori del veicolo in prossimità di irregolarità stradali (ci compatto, sicurezza in direzione a fenomeni di risonanza di una ruota e del telaio veicolo)

Dinamica Longitudinale

1. Contatto Ruota-Strada

Forze scambiate di reciproco

• alle ruote
• aerodinamiche
• motrici (propulsione)
• frenanti (freno)

Modello di Coulomb

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

|T| ≤ f_sμ_s |N| V_C = 0 nel punto di contatto

f_s → coefficiente di attrito statico → f (ruote, auto, ...), è indipendente dall'area di contatto e dal carico applicato.

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

• V_C = V_G + C ∧ ω ∧ (C-G) → V_G = ω ∧ (G-C) → V_G = ωR

con V_C = 0 nell'ipotesi di Coulomb che non ci sia slittamento (rotolamento puro)

Non v'oscere |T| perchè c'è una disuguaglianza finché non si raggiunge la condizione di slittamento per cui |T| = f_cm|N| con f_cm coefficiente di attrito radente → condizione di slittamento puro e non si riesce a determinare V_G, inoltre ω = 0.

Si ha sempre f_s > f_cm

Puro Rotolamento

Puro Slittamento

CONFIGURAZIONI DI RUOTA

Y_H → momento resistente dovuto al carico distinto (la risultante di T e N non è applicata esattamente sul baricentro) → tale da opporsi al moto.

L'attraverso → nella realtà di pneumatico è deformabile e il contatto non avviene in un punto, ma in una superficie → AREA DI CONTATTO.

Inoltre, il materiale non è perfettamente elastico → l'azione di contatto non è simmetrica e ha il massimo spostato nella zona favorevole di direzione del moto.

Se normalmente si tollera anche il tempo di calcolo mediante un processo di attrito volvente di una linea così dalla non migliorazione dei corpi in contatto → lo scontro non è rigido, si perde una certa energia per deformare il rotolamento.

Momento di Attrito Volvente: M_f = N L (si oppone all'avanzamento)

Coefficiente di attrito volvente (dimensionalmente) → f_v = μ / r

f_v è costante fino ai 130Km/h, ragguardevole > ha un incremento repentino (velocità critica intorno ai 130 Km/h).

CURIOSITÀ → Reazione Verticale la pressione si distanzia dal vero nella parte posteriore del contatto → dove la pressione nella rimanente zona di contatto. Per intenerire 77 gomma e si deve riempire ancora più energia → sia fenomeno il autosollamento e porta alla rottura della premunizia.

L'andamento di f_v può essere trovato come f_v = f_v0 + kV^c2

f_v0 = 0,025 (asfalto fuso 0,05)