CORSO DI MECCANICA DEL VEICOLO
LAUREA SPECIALISTICA IN INGEGNERIA MECCANICA – AA 2010/11
ESERCITAZIONI PER l’ESAME FINALE
1. Implementare in Matlab ® le funzioni necessarie a calcolare le forze generate da uno pneumatico
per autovettura mediante la Magic Formula di Pacejcka, utilizzandola versione MFTyre 5.2 sia in
pure-slip sia in combined slip.
Utilizzando i coefficienti di uno dei pneumatici riportati nel file xls fornito a lezione plottare:
a. Fx0 al variare dello scorrimento longitudinale e del carico verticale
Fy0, Mz0, mux0, muy0 al variare della deriva e del carico verticale
Fy0 al variare della deriva e dell’inclinazione a carico verticale costante
la rigidezza di deriva al variare del carico verticale
b. l’ellisse di aderenza a carico costante esplicitando le curve di inviluppo al variare dello
scorrimento longitudinale e dell’angolo di deriva
l’ellisse di aderenza in un plot 3D al variare del carico verticale
2. Calcolare le prestazioni in rettilineo di un autoveicolo o motoveicolo a scelta, ricavandone i dati
necessari da una rivista specializzata (Quattroruote, Auto Tecnica, etc.) o altre fonti attendibili, e se
possibile confrontare i risultati del calcolo con quelli della relativa prova su strada reperibile in
letteratura. In particolare è richiesto il calcolo di:
a. curve di potenza disponibile e potenza resistente al variare della pendenza della strada
b. velocità minima e massima in ciascuna marcia
c. massima pendenza superabile
d. curve di accelerazione nelle diverse marce
e. massima accelerazione al limite di aderenza
f. diagramma per il calcolo dei tempi di accelerazione
g. tempo di accelerazione 0-100 km/h partendo dalla prima marcia e considerando 0.5s per il
cambio marcia e 0.8s per l’avvio del veicolo
h. tempo di ripresa in quinta o sesta marcia da 70 a 120 km/h
i.
parabola della frenatura a pendenza nulla con carico vettura in ordine di marcia + guidatore
e passeggero anteriore, esplicitando le rette a muxa, muxp e ax costanti
j.
parabola della frenatura con altre due configurazioni di carico e relativa ripartizione tra gli
assali: o.d.m. + tutti i posti occupati, odm + tutti i posti occupati + 50 kg bagaglio
3. Implementare in Matlab e Simulink differenti modelli single-track per l’analisi del moto in curva:
a. Modello 1 – modello lineare (rigidezza di deriva costante), calcolare la frequenza propria e
lo smorzamento adimensionale del moto di imbardata al variare della velocità
(quest’ultimo calcolo è da effettuarsi in Matlab)
b. Modello 2 – pneumatico non lineare (Fy calcolate mediante la MF5.2) inclusa la lunghezza
di rilassamento
c. Modello 3 – come modello 2 aggiungendo il moto di rollio e il conseguente trasferimento di
carico; in questo caso si utilizzi un modello a rollio semplificato con la rigidezza e lo
smorzamento a rollio equivalenti di ciascun assale. Per il calcolo delle rigidezze a rollio
occorre effettuare le simulazioni di elasto-cinematica sospensione degli assemblati
Front_D.asy e Rear_D.asy del database mecvei.cdb
d. Utilizzando i modelli suddetti effettuare delle simulazioni di colpo di sterzo a 80, 100 e 120
km/h calcolando i principali guadagni (imbardata, accelerazione laterale, etc.), il gradiente
di sottosterzo, la risposta in transitorio e i tempi di risposta convenzionali. Si presti anche
attenzione alle differenze tra i diversi modelli. Per il corpo di sterzo utilizzare una rampa
sinusoidale con tempo medio di azionamento del volante di 200 deg/s.
e. Confrontare i risultati dei modelli simulink con quelli ricavabili dal modello multibody
completo FV_D_handling.asy che si trova nel database mecvei.cdb
Per potere effettuare il confronto tra i modelli si costruiscano i modelli single-track utilizzando i
seguenti dati del veicolo. Calcolare le rigidezze di deriva dal file pneumatico
mecvei/tires.tbl/pac2002_195_65R15.tir. La formulazione è analoga a MF 5.2 eventuali coefficienti
mancanti sono da considerare nulli.
Dati geometrici veicolo odm + conducente e passeggero
a
1068
mm
Distanza del baricentro totale dall’asse anteriore
L
2596
mm
Passo del veicolo
ta
1500
mm
Carreggiata anteriore
tp
1480
mm
Carreggiata posteriore
hg
508
mm
Altezza baricentro totale da terra
hns
300
mm
Altezza baricentri masse non sospese da terra
Massa e momenti d’inerzia
m
1450
kg
Massa totale veicolo o.d.m. + guidatore e passeggero
2
Jz
2200
kg m
Momento d’inerzia di imbardata
2
Jy
500
kg m
Momento d’inerzia di rollio
mnsf
32
kg
Massa non sospesa anteriore
mnsr
29
kg
Massa non sospesa posteriore
Rigidezze e altezza centro di rollio
ksf
?
N/mm
Rigidezza a centro ruota sospensione anteriore (inclusa barra) e
altezza centro di rollio da calcolare mediante analisi elastohcrf
?
mm
cinematica su assemblato mecvei.cdb/assemblies.tbl/Front_D.asy
ksr
?
N/mm
Rigidezza a centro ruota sospensione posteriore (inclusa barra) e
altezza centro di rollio da calcolare mediante analisi elastohcrf
?
mm
cinematica su assemblato mecvei.cdb/assemblies.tbl/Rear_D.asy
Ktf=ktr 200
N/mm
Rigidezza pneumatici anteriore e posteriore
Smorzamenti
csf
1.90
Ns/mm Smorzamento a centro ruota anteriore linearizzato tratto handling
csr
1.85
Ns/mm Smorzamento a centro ruota posteriore linearizzato tratto handling
ctf
0.05
Ns/mm Smorzamento pneumatico anteriore
ctr
0.05
Ns/mm Smorzamento pneumatico posteriore
4. Implementare in Matlab un modello quarter car a 2 g.d.l. utilizzando i dati della precedente tabella
relativi ad un corner anteriore e calcolare:
a. Frequenze e modi propri con e senza smorzamento
b. Risposta in frequenza della massa sospesa (zs/z0) e non sospesa (zns/z0) per input unitario
alla base del pneumatico al variare dello smorzamento, evidenziando nel diagramma la
curva relativa allo smorzamento ottimo, quella relativa allo smorzamento
dell’ammortizzatore nel tratto handling riportato nella precedente tabella, e quella relativa
allo smorzamento nel tratto comfort pari a 0.57 Ns/m
