Capitolo 1
Introduzione e obiettivi del lavoro
La tendenza dei moderni veicoli alle continue innovazioni tecnologiche rende sempre pi`u vasto il campo delle problematiche riscontrabili nella definizione e ottimizzazione delle fasi di sviluppo progetto; infatti la notevole quantit`a di parametri progettuali associabili alla creazione di una nuova vettura conduce molto spesso alla difficolt`a nel saper distinguere quali e quanti sono i parametri pi`u o meno importanti nell’analisi di determinate fasi inerenti alla progettazione.
Questo fatto diventa quindi motivo di elaborazione di metodologie specifiche atte a rendere logico il processo di acquisizione ed elaborazione dati, in modo e maniera tale che questi possano essere raggruppati e analizzati a seconda del campo di applicazione, favorendo l’ottenimento di un flusso di informazioni logico e ben strutturato.
Limitatamente allo studio dei gruppi ruota degli autoveicoli, i problemi che pi`u spesso si incontrano sono da attribuire alle interferenze che i pezzi presentano nella fase di as-semblaggio. Tali problematiche sono affrontabili in ambiente CAD nella fase di packaging atta all’ottenimento dei disegni di complessivo finali. Le procedure attuali di assemblag-gio non parametrico comportano tempi e costi di progettazione elevati prima che si possa ottenere il modello finale. La definizione di un insieme di procedure logiche applicate alla fase di progetto preliminare del gruppo ruota, pu`o dunque condurre ad una risoluzione dei problemi che sono a monte della fase di disegno, in modo e maniera tale da velocizzare tempi e ridurre costi.
I programmi CAD parametrici possono essere considerati uno dei migliori strumen-ti nella fase di impostazione di un gruppo ruota, sia per il comportamento parametrico stesso che non comporta la ridefinizione ex novo di un componente al quale si debbano apportare modifiche, sia per la modalit`a relativamente semplice attraverso la quale l’u-tente pu`o gestire e modificare i parametri funzionali delle parti modellate.
Questa tesi, svolta in collaborazione con l’area Sistemi Veicolo (ente Scocca e Au-totelaio) del Centro Ricerche Fiat, propone lo sviluppo di una metodologia di lavoro, costituita da un insieme di procedure logiche applicate alla fase di progetto preliminare (cio`e durante la fase di definizione del progetto vero e proprio) del gruppo ruota anteriore
Capitolo 1. Introduzione e obiettivi del lavoro Raccolta dati concorrenza Scelta sospensione a quadrilatero alto Scelta cuscinetto HBU3 Raccolta dati esperienza Scelta allestimento pneumatici Range dimensioni cuscinetto Determinazione cuscinetto e offset di primo tentativo Analisi carichi di missione veicolo Teoria e dati manuale SKF
Flow chart procedure di packaging Risoluzione problemi di packaging Disegno CAD montante sospensione Modello CAD parametrico del gruppo ruota
Modellazione CAD dei componenti Segmento D Trazione anteriore Gruppo ruota anteriore Definizione progetto veicolo Benchmarking Risultati Excel Matlab CAD ProE 2001 Metodologia sviluppata
Fig. 1.1: Schema generale del lavoro svolto nella tesi.
di un autoveicolo. Dopo una prima attenta analisi dello stato dell’arte relativo ai com-ponenti principali dei gruppi ruota degli autoveicoli e delle loro caratteristiche, si passa all’indagine dei problemi sia di natura fisica che strutturale correlati ai gruppi ruota stessi ed ai loro componenti. In questo modo diventa possibile definire un percorso di lavoro illustrato in figura1.1.
Inizialmente vengono definiti il segmento di veicolo, il tipo di trazione ed il gruppo ruota (anteriore o posteriore) al quale applicare l’analisi da condurre; i dati dimensionali del veicolo analizzato sono noti da specifiche di progetto. Dopo queste prime definizioni viene svolta un’indagine di mercato concorrenziale esterno all’azienda, ed una di dati es-perienziali interna. Tali analisi hanno come obiettivo la definizione del tipo di sospensione e del tipo di cuscinetto da utilizzare per il veicolo in esame, oltre alla valutazione dei valori standard per le quote funzionali dei pezzi costituenti il gruppo ruota; inoltre esse sono atte a individuare sia la griglia pneumatici per il veicolo da realizzare, sia le dimensioni di ingombro massime e minime e i valori di offset dei cuscinetti rilevati dall’indagine . Tutti gli aspetti finora elencati sono definiti nel capitolo2.
La metodologia sviluppata, si compone di due fasi principali realizzate in ambienti informatici differenti.
Nel capitolo 3 viene presa in esame la teoria SKF per il dimensionamento a fatica
dei cuscinetti dei gruppi ruota degli autoveicoli, in modo da caratterizzare lo studio del cuscinetto per il progetto in analisi, esaminando le condizioni di carico necessarie a rag-giungere i limiti di fatica imposti dalle specifiche progettuali. Nel capitolo4viene definita
Capitolo 1. Introduzione e obiettivi del lavoro
una procedura di calcolo dei carichi agenti sul cuscinetto dovuta alle sue condizioni di utilizzo. L’insieme delle due procedure di dati reali e analisi di carico teoriche sviluppate viene utilizzato all’interno di un foglio elettronico (capitolo5) che riceve come input i dati relativi ad un gruppo di cuscinetti specifici e selezionati da catalogo, ai carichi di missione veicolo e alle specifiche progettuali della vettura. La funzionalit`a del foglio elettronico `e quella di scegliere un cuscinetto (fra quelli selezionati come candidati) che sia idoneo per l’utilizzo nel veicolo in progetto sia dal punto di vista delle dimensioni che da quello della durata. Quanto esposto rappresenta la prima fase della metodologia, realizzata in questo caso negli ambienti Excel e Matlab.
Partendo dalle dimensioni di ingombro del cuscinetto semplice ottenuto, viene suc-cessivamente elaborato in CAD un cuscinetto biflangiato del tipo HBU3 ad esso strut-turalmente e dimensionalmente equivalente, nell’ipotesi cautelativa di un irrigidimento strutturale dello stesso motivato dalla presenza delle flange. In figura1.2`e visualizzato il processo logico appena esposto.
Cuscinetto semplice ottenibile da catalogo dimensionato a fatica
Cuscinetto biflangiato ottenibile in ambiente CAD dal precedente
Fig. 1.2: Processo logico di passaggio da HBU1 ottenuto ad HBU3 in ambiente CAD.
Nei capitoli 7, 8, 9 si passa alle la seconda fase della metodologia con la definizione vera e propria del modello parametrico CAD del gruppo ruota, elaborato in ambiente CAD ProE 2001. Una volta definite tutte le part (cio`e i disegni tridimensionali CAD di ciascun componente) che si relazionano in assembly (cio`e il modello costituito da tutte le part correttamente riferite e assemblate in CAD), viene sviluppato un diagramma di flusso procedurale attraverso il quale sia possibile monitorare la fase di assemblaggio CAD dei pezzi; cos`ı facendo si `e in grado di risolvere tempestivamente i problemi di interferenza che possono presentarsi e ottenere un gruppo ruota costruttivamente fattibile.
Capitolo 1. Introduzione e obiettivi del lavoro
Il modello CAD ottimizzato e la conseguente modellazione del montante sospensione per il veicolo in progetto, rappresentano gli obiettivi finali per i quali lo sviluppo della metodologia `e preposto.
