Il modulo intende introdurre gli studenti alle problematiche di progettazione strutturale del motore, fornendo le conoscenze necessarie per il dimensionamento e la verifica dei principali componenti mediante approccio sia analitico sia numerico.
Per quanto riguarda la trasmissione, l'obiettivo è di fornire le conoscenze di base per la progettazione strutturale e l'applicazione della trasmissione, mediante la descrizione delle molteplici soluzioni architetturali e costruttive in uso e l'esposizione delle metodologie impiegate per procedere al loro dimensionamento. Sono anche introdotte nozioni di base per lo sviluppo delle strategie di controllo dei cambi automatici e dei differenziali.

Le competenze acquisibili dagli studenti riguardano la conoscenza delle problematiche e delle metodologie di progettazione del motore, della trasmissione e dei loro principali componenti, così come delle metodologie fondamentali per lo sviluppo delle strategie di controllo di alcuni sistemi della trasmissione

Conoscenze di comportamento meccanico dei materiali e costruzione di macchine.

Motore:
Manovellismo: centrato e disassato; spostamento, velocità e accelerazione del pistone e della biella; forze su manovellismo, pistone, biella; momento motore; forze e coppia trasmesse al basamento; motore multicilindro; grado di irregolarità.
Basamento: descrizione e caratteristiche; materiali; dimensionamento di massima e verifiche relative a: cartelle, cappelli di banco, canne; analisi numerica.
Testa cilindri: descrizione e caratteristiche; schemi di raffreddamento; materiali; dimensionamento di massima e verifiche relative a: testa, prigionieri di serraggio.
Biella: descrizione e caratteristiche; materiali; analisi dei carichi; dimensionamento di massima e verifiche relative a: stelo, cappello, occhio piccolo, occhio grande, collegamento filettato cappello-testa di biella.
Spinotto: descrizione; materiali; dimensionamento di massima e verifiche; modellazione numerica.
Pistone: descrizione; materiali; dimensionamento di massima e verifiche; scambio termico; analisi termo-strutturale; studio dei moti secondari del pistone (piston slap).
Albero a gomiti: descrizione e caratteristiche; materiali, dimensionamento di massima e verifiche; analisi dinamica classica (modello torsionale a parametri concentrati); analisi dinamica numerica mista FE-Multibody.
Cuscinetti di banco: descrizione e caratteristiche; materiali; schematizzazione delle azioni trasmesse dal motore al basamento; diagrammi polari; studio classico mediante la teoria della lubrificazione, analisi numerica mista elementi finiti - Multibody.
Distribuzione: tipologia di comandi distribuzione; alberi di distribuzione; valvole.
Fatica termomeccanica: introduzione alla problematica e prove di caratterizzazione; fattori d'influenza per il danneggiamento; modelli di danneggiamento per il calcolo della vita residua.
Collettore di scarico: descrizione e caratteristiche; materiali; sollecitazioni; analisi numerica termica e meccanica; applicazione dei modelli di danneggiamento a fatica termomeccanica.
Trasmissione:
Evoluzione storica delle trasmissioni per autoveicolo: cambi manuali; frizione; cambi automatici.
Particolarità delle trasmissioni per autoveicolo: cambi e trasmissioni per vettura; cambi e trasmissioni per veicolo industriale; comandi interni ed esterni; definizione rapporti di trasmissione ottimali; elementi di progettazione e sperimentazione.
Dispositivi di avviamento: frizione: dettagli costruttivi delle tipologie più diffuse per automobili e veicoli industriali e relativi elementi di progettazione e sperimentazione; convertitore idraulico di coppia: dettagli costruttivi delle tipologie più diffuse per automobili e veicoli industriali e relativi elementi di progettazione e sperimentazione.
Sincronizzatori: dettagli costruttivi di un sincronizzatore e relativi elementi di progettazione e sperimentazione.
Differenziali e ripartitori: dettagli costruttivi di differenziali per asse motore e ripartitori per trazione integrale e relativi elementi di progettazione e sperimentazione. Influenza del differenziale e del ripartitore (casi ideali e con attrito controllato) sul comportamento dinamico di un autoveicolo; sviluppo di possibili strategie di controllo.
Trasmissioni e giunti: alberi di trasmissione per assali rigidi; alberi di trasmissione per sospensioni indipendenti; giunti cardanici e omocinetici.
Cambi automatici e semiautomatici: soluzioni tecniche per vettura (cambi a rotismi ordinari, a rotismi epicicloidali, a variazione continua del rapporto) e per veicolo industriale (cambi a rotismi ordinari ed epicicloidali).
Strategie di controllo dei cambi automatici: funzioni del sistema di controllo; metodi per la determinazione del rapporto di trasmissione istantaneo ottimale; elementi per la modellazione dei transitori di cambio marcia; sistemi autoadattativi.

Programma delle esercitazioni
Analisi di componenti motore mediante calcolo analitico e analisi numerica a elementi finiti (presso LaIB) con utilizzo di un codice commerciale; stesura di brevi relazioni tecniche.
Esame (presso un costruttore da definirsi) di un cambio manuale, mediante il suo smontaggio e successivo rimontaggio; progetto di massima dei principali componenti con metodologie di calcolo semplificate; stesura di brevi relazioni tecniche.
Programma del laboratorio
Analisi modale sperimentale di componenti motore (presso Laboratorio di Meccanica, box del gruppo di ricerca 'Progettazione meccanica di motopropulsori e componenti motore') con utilizzo di una postazione sperimentale dedicata; stesura di brevi relazioni tecniche.

- Copia del materiale utilizzato a lezione, reso disponibile sul portale della didattica
- A. Makartchouk, Diesel Engine Engineering, Marcel Dekker Inc., New York, 2002
- D. Vignocchi, Elementi di Progettazione del Motore, Athena, Modena, 2002
- G. Bocchi, Motore a Quattro Tempi, Hoepli, Milano, 1987
- D. Giacosa, Motori Endotermici, Hoepli, Milano, 1968
-G. Genta, L. Morello, Progetto dell'autotelaio (parte I), Levrotto e Bella, Torino, 2005

Motore: prova orale su tutto il programma.
Trasmissione: prova scritta su tutto il programma.