Obiettivi Formativi

Il corso si propone di: - fornire le conoscenze relative ai principali aspetti legati alla progettazione strutturale dei veicoli terrestri e all’integrità strutturale; - far acquisire capacità nel dimensionamento statico e a fatica e/o verifica dei principali organi meccanici di interesse per i veicoli (tranne il motore); far acquisire capacità di previsione del comportamento su strada del veicolo e determinazione delle sollecitazioni; trasferire la capacità di applicare le conoscenze acquisite per analizzare il comportamento dinamico di strutture e sistemi meccanici e per l’analisi teorica e sperimentale delle sollecitazioni in campo statico e dinamico; fornire padronanza nei metodi generali di approccio ai problemi della progettazione meccanica; - far acquisire capacità di assolvere le funzioni di progettista dei componenti di un veicolo presso le aziende specializzate del settore; stimolare l’autonomia di giudizio per effettuare scelte progettuali corrette; - fornire la capacità di comunicare gli esiti del proprio lavoro in forma sintetica ed esaustiva con linguaggio tecnico appropriato, attraverso la stesura e la discussione di un elaborato personale e/o di gruppo riguardante gli argomenti del corso; - fornire capacità di apprendimento necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia e per accedere alle opportunità occupazionali nell’ambito automotive e della progettazione meccanica.

Learning Goals

This course is addressed to provide: - knowledge on the main problems related to the structural design of land vehicles and the structural integrity; - skills applied to static and fatigue design and/ or verification of the main mechanical parts of interest for vehicles (except the engine); skills applied prediction of the vehicle behavior on the road and stress evaluation; skills for analysing the dynamic behaviour of mechanical structures and systems and for analysing the stress fields in static and dynamic conditions using theoretical and experimental approaches; skills in the methods of mechanical design. - skills to perform the roles of a designer of motor vehicle components at specialized companies in this sector and to make the correct design choices with a high degree of autonomy; - skills to communicate the results of one’s work in a concise and exhaustive form with an appropriate technical language, through the drafting and discussion of personal and/or group activity on the course topics; - learning skills necessary to undertake subsequent studies with a high degree of autonomy or to access employment opportunities in the automotive sector and in the field of mechanical design.

Prerequisiti

Principi della progettazione meccanica; elementi di dinamica delle macchine, conoscenze di base sui motori elettrici, conoscenze di base della teoria dell'elasticità e abilità nella soluzione analitica di strutture semplici soggette a differenti sollecitazioni. 

Prerequisites

Principles of mechanical design; elements of machine dynamics, basic knowledge of electric motors, basic knowledge of theory of elasticity and skills in analytical solution of simple structures subjected to different load types.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 3070/1 - PROGETTAZIONE MECCANICA DI VEICOLI TERRESTRI ------------------------------------------------------------ - Introduzione alla Dinamica dei Veicoli a 2 e 4 ruote: in moto rettilinea vario, curve di utilizzazione, frenatura del veicolo, stabilità del veicolo in frenatura e in curva. - Pneumatico: teoria dell’aderenza, deriva. - Aerodinamica dei Veicoli a 2 e 4 ruote: resistenze al moto dei veicoli su strada. - La sospensione dei Veicoli a 2 e 4 ruote: gli assali, gli ammortizzatori. - Materiali per i Veicoli a 2 e 4 ruote: principali materiali nell' ambito dei veicoli su strada. - Telaio dei Veicoli a 2 e 4 ruote: tipologie principali di telai e scocche portanti; condizioni di carico e requisiti funzionali di riferimento; metodologie di calcolo. - Organi di Macchine: freni e arresti, cambio, differenziale, innesti, giunti, pistoni, fasce elastiche, spinotti, bielle, cuscinetti, ingranaggi, trasmissione a catena, alberi a gomito, assi, organi di intercettazione, cinghie, volani. - Progettazione a Fatica: Fatica ad ampiezza variabile; Danneggiamento cumulativo a fatica; Fatica multiassiale; Progettazione a fatica delle strutture meccaniche. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3070/2 - METODOLOGIE DELLA PROGETTAZIONE MECCANICA ------------------------------------------------------------ o Progettazione Meccanica: Integrità strutturale; Analisi degli stati limite; Meccanismi di frattura; Plasticità; Frattura fragile; Buckling; Frattura dinamica. o Vibrazioni: Analisi delle vibrazioni ci sistemi ad 1 e n gdl. o Vibrazioni Flessionali: Velocità critiche degli alberi rotanti; Modi propri delle vibrazioni flessionali, Alberi con massa puntiforme; Effetto giroscopico; Effetto di una forza assiale; Effetto di una forza di taglio; Alberi con più di una massa applicata; Proprietà delle velocità critiche flessionali; Formula di Dunkerley; Albero con massa diffusa con continuità; Metodo di Stodola; Metodo di Von Borowicz; Metodo di Koch e di Giovannozzi. o Oscillazioni Torsionali degli Alberi: Modi propri delle vibrazioni torsionali; Oscillazioni torsionali di un albero motore; Riduzione del sistema reale ad un sistema di calcolo; Determinazione delle frequenze proprie; Scomposizione in armoniche del momento motore; Diagramma stellare; Studio delle condizioni di risonanza; Dimensionamento dell’albero in risonanza. o Progettazione a Fatica: Fatica ad ampiezza variabile; Legge di Miner; Danneggiamento cumulativo a fatica; Fatica multiassiale; Progettazione a fatica delle strutture meccaniche; Metodo Termografico; Metodo Termografico Statico. o Meccanica della Frattura Dinamica: Meccanica della Frattura Dinamica; Legge di Paris. o Approcci Locali per la progettazione a fatica.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 3070/1 - PROGETTAZIONE MECCANICA DI VEICOLI TERRESTRI ------------------------------------------------------------ - Introduction to 2- and 4-wheel vehicle dynamics: rectilinear motion, motorcycle in curves, braking of the vehicle, vehicle stability. - Tyre: adhesion theory, derives. - Aerodynamics of 2- and 4-wheel vehicle: resistance to motion of vehicles. - Shock Absorber of 2- and 4-wheel vehicle: axles, dampers. - Materials for 2- and 4-wheel vehicle: the main materials used. - Frame of 2- and 4-wheel vehicle: main types of frames; load conditions and functional requirements; calculation methodologies. - Machine device: brake and stop, braking systems, transmission, differential, couplings, joints, pistons, piston rings, piston pins, connecting rods, bearings, gears, chain, crank shafts, axes, shut-off, belts, flywheels. - Fatigue Analysis: Fatigue design under variable loading; Miner law; Fatigue cumulative damage; Multiaxial fatigue; Fatigue design of mechanical components. ------------------------------------------------------------ Modulo: 3070/2 - METODOLOGIE DELLA PROGETTAZIONE MECCANICA ------------------------------------------------------------ o Machine Design: Structural integrity; Limit states and failure modes; Brittle failure, Platicity; Buckling, Dynamic fracture. o Vibrations: Vibration theory; Single Degree-of-Freedom Systems: Governing Equations; Multiple Degree-of-Freedom Systems: Governing Equations. o Flexural Vibrations: Critical speed of shaft; Modes of flexural vibrations; Shafts with a single mass; Gyroscopic effect; Effect of a tensile or compression stress; Effect of a shear stress; Shafts with n – masses; Properties of bending critical speeds; Dunkerley Method and its application; Stodola Method; Von Borowicz Method; Koch Method; Giovannozzi Method. o Torsional Oscillations of Shafts: Modes of torsional vibrations; Torsional oscillations of a crankshaft; Modelling of the real mechanical system; Determination of natural frequencies; Harmonic breakdown of engine torque; Stellar Diagram; Study of resonance conditions. o Fatigue Analysis: Fatigue design under variable loading; Miner law; Fatigue cumulative damage; Multiaxial fatigue; Fatigue design of mechanical components; Thermographic Method; Thermographic Static Method. o Dynamic Fracture Mechanics: Dynamic Fracture Mechanics; Paris law. o Local Approaches for fatigue assessment