L’insegnamento si propone di fornire agli allievi conoscenze di base riguardanti il comportamento dinamico di un autoveicolo, con particolare riferimento alle prestazioni in termini di trazione, frenata, consumo energetico e comportamento direzionale. Sono oggetto di studio alcuni dei sottosistemi principali dell'autotelaio (ruote pneumatiche, trasmissioni e freni) analizzandone le funzioni, le soluzioni architetturali e costruttive più diffuse ed introducendo metodologie per il loro progetto funzionale e l'analisi del loro effetto sul comportamento dinamico del veicolo.

• Conoscenza della dinamica longitudinale e laterale dell’autoveicolo e dei suoi principali componenti: pneumatici, freni, sospensioni, sterzo e trasmissione. • Capacità di: - eseguire calcoli previsionali delle prestazioni dinamiche dell’autoveicolo; - prevedere il comportamento dinamico qualitativo di un autoveicolo in relazione alla sua architettura e all’impostazione/taratura di un suo sottosistema.

Sono richieste conoscenze di base nell'ambito della meccanica teorica e applicata, del disegno tecnico e dei fondamenti di calcolo differenziale e integrale.

- L’ autoveicolo: definizione, sistemi di riferimento, gradi di libertà, grandezze caratteristiche. - Meccanica dello pneumatico Limiti del modello di attrito Coulombiano nel contatto pneumatico-strada, ipotesi di ruota cedevole su suolo rigido. Effetto rigidezza pneumatico, pressione di gonfiaggio e carico verticale sull'area e pressione media dell’impronta. Struttura e metodo di fabbricazione di uno pneumatico. Modello a spazzola in condizioni di scorrimento longitudinale semplice e deriva semplice: distribuzione di tensione nell'orma di contatto, andamenti delle forze a terra e del momento di autoallineamento e loro sensitività al carico verticale ed al coefficiente di attrito ruota-strada. Posizione asse di sterzo: braccio a terra longitudinale e angolo di incidenza longitudinale; effetti sulla stabilità di marcia rettilinea e sulla sensibilità alla condizione limite di aderenza. Comportamento linearizzato: dipendenza della rigidezza di deriva e della rigidezza a scorrimento dal carico verticale. Rigidezza di deriva di un assale. Scorrimento combinato, ellisse di aderenza e interazione tra forza longitudinale e laterale. Modelli empirici, asimmetria caratteristiche (ply steer and conicity), perdite per deriva, scorrimento e isteresi. - Dinamica longitudinale del veicolo Stima della posizione del baricentro (semipassi e altezza da terra) con prove sperimentali dedicate. Trazione: equazioni del moto, carichi verticali e trasferimenti di carico, resistenze all'avanzamento di un veicolo a velocità costante. Stima coefficienti di perdita tramite prova di coast-down. Potenza disponibile dal motopropulsore e potenza inerziale. Energia cinetica e massa apparente traslante di un veicolo. Motori elettrici (quadranti di funzionamento, rendimento) e termici per autoveicoli (mappe consumo specifico, rendimento utile, E-line, calcolo consumo combustibile). Trasmissione: componenti per un veicolo 2WD. Perché un cambio di velocità? Iperbole di trazione ideale e caratteristica di forza di trazione alle ruote per cambio a rapporti discreti e continui. Range di rapporti di trasmissione tipici per cambio automobilistico: esempio rapporti per 6-speed DCT e 8-speed AT. Classificazione cambi di velocità, schemi e soluzioni costruttive (MT, DCT, AT, CVT), effetto coppia e velocità sul rendimento. Pendenza massima superabile da un autoveicolo al variare dell'architettura di trasmissione: FWD, RWD, AWD ideale, AWD a ripartizione di coppia fissa. Rapporto di ripartizione ottimizzato per una data condizione di aderenza. Effetto condizioni di aderenza e fattore di ripartizione sulla prestazione. Rotismi epicicloidali e loro impiego come differenziali tra le ruote e tra gli assi. Prestazioni: accelerazione, elasticità, rapporto di trasmissione per massimizzare l'accelerazione. Criteri dei scelta rapporti trasmissione minimo, massimo e dei rapporti intermedi di un cambio di velocità: rapportatura geometrica e progressiva (teoria ed esercizio numerico). - Meccanica della frenatura Carichi dinamici in frenata: effetto standard di carico e condizioni limite. Frenatura ideale e frenata con bloccaggio delle ruote di un solo assale. Curve a decelerazione costante. Frenatura reale con ripartizione fissa. Efficienza di frenatura. Verifica grafica bloccaggio assali al variare dello standard di carico e dell'aderenza. Ripartizione fissa tra le forze frenanti dei due assali: impegno di aderenza assali e veicolo in frenata, efficienza di frenatura assali e veicolo. Specifiche di progetto sistema frenante. Correttori di frenata (limitatrice, riduttore, taratura fissa e variabile), EBD. Verifiche previste da normativa ECE 13. Tempo e spazio di arresto di un veicolo. Limiti di omologazione per frenatura di servizio e di emergenza. Componenti di un impianto frenante idraulico passivo: servofreno e pompa a doppia mandata. Curva caratteristica p-F. Rapporto di asservimento servofreno a depressione. Effetto livello di depressione sulle caratteristiche p-F, F-corsa. Ritardo di risposta e effetto rapidità di esecuzione manovra: Emergency Valve Assist, Hydraulic Brake Assist. Sistemi attivi che agiscono sui freni: ABS (layout, logica di controllo di basso e di alto livello). - Dinamica laterale del veicolo Sterzatura cinematica e dinamica. Modello a bicicletta: analisi cinematica e dinamica del moto a regime in curva. Equazione del sottosterzo e dell'assetto e relativi gradienti. Dinamica laterale lineare: risposta a regime di un veicolo allo sterzo per veicolo sottosterzante, neutro e sovrasterzante; guadagni di curvatura, di imbardata, accelerazione laterale ed assetto; velocità critica, instabilità e equilibrio in controsterzo. Dinamica laterale non lineare: effetto non linearità assali; caratteristica di sottosterzo e di assetto veicolo reale; sensitività alla coppia motrice, ai trasferimenti di carico e all'impostazione delle barre antirollio.

Crediti 6: 60 ore in aula/laboratorio (48 ore di lezione, 6 ore di esercitazione, 6 ore di laboratorio informatico). Gli argomenti teorici presentati durante le lezioni sono accompagnati da esempi e applicazioni. Le esercitazioni in aula permettono allo studente di verificare la comprensione delle lezioni e di implementare le tecniche di calcolo proposte. Durante le esercitazioni agli allievi è richiesto di interagire attivamente con il docente, in particolare nell'impostazione della soluzione dei problemi proposti. E' raccomandata la partecipazione sia alle lezioni teoriche che alle esercitazioni in aula e di laboratorio perché assieme concorrono al raggiungimento dei risultati dell'apprendimento attesi. Il docente è disponibile su appuntamento (contattare via e-mail) per chiarimenti sugli argomenti illustrati.

- Testi di riferimento M. Guiggiani, Dinamica del veicolo, Città Studi. G. Genta, Meccanica dell’autoveicolo, Levrotto & Bella. - Testi di approfondimento G. Genta, L. Morello, The Automotive Chassis Volume 1: Components Design, Springer. Naunheimer, H., Bertsche, B., Ryborz, J., Novak, W., Automotive Transmissions, Fundamentals, Selection, Design and Application, Springer. Dispense su specifici argomenti, esercizi, alcuni semplici codici in ambito Matlab e Simscape e altro materiale didattico (immagini, schemi) sono forniti durante lo svolgimento dell'insegnamento e consultabili attraverso il portale della didattica.

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame mira a valutare la comprensione degli argomenti affrontati durante l'insegnamento e la capacità di applicare strumenti e metodi adeguati all'analisi, previsione e modellazione del comportamento dinamico di un veicolo e sarà esclusivamente in forma scritta mediante la piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus e lockdown browser). La durata dell’esame è di 120 min. L’esame si compone di tre sezioni relative a tre argomenti dell'insegnamento. Il peso di ciascuna sezione è circa un terzo del punteggio totale. Ciascuna sezione sarà composta da un certo numero di domande che potranno ricadere nelle seguenti tipologie: aperte, a riposta multipla, numeriche calcolate. Il peso relativo di ciascuna domanda verrà indicato esplicitamente nel testo. Per ciascuna domanda aperta sarà chiesto di rispondere su carta e caricare una fotografia scattata con la webcam per ogni foglio scritto. Si raccomanda di usare uno o più fogli di formato A5 orizzontale per rispondere alle domande. E’ necessario verificare che la qualità delle immagini caricate sia adeguata. Per ciascuna domanda numerica sarà chiesto di riportare dapprima il numero relativo alla soluzione richiesta e nella domanda immediatamente successiva una foto del procedimento seguito per arrivare alla soluzione. Se il risultato numerico fosse errato ma il procedimento corretto, il punteggio conseguito sarebbe la metà del punteggio associato alla domanda. Materiale ammesso durante lo svolgimento dell’esame: un documento identificativo, una ventina di fogli bianchi formato A4, biro, righello ed il formulario ufficiale dell'insegnamento scaricabile dal portale della didattica (cartella Esame). Non è ammesso l’uso della calcolatrice personale, si usi esclusivamente la calcolatrice disponibile tramite la piattaforma Exam. Non è consentito consultare appunti o libri né usare formulari diversi da quello ufficiale. Lo smartphone deve rimanere spento per tutta la durata della prova, rivolto con lo schermo verso il basso e appoggiato alla scrivania. Deve essere chiaramente visibile durante la fase di environment check prevista da Respondus. Potrà essere riacceso una volta usciti dalla procedura di esame per caricare i documenti nella sezione Elaborati. Durante la fase di accreditamento su respondus è indispensabile che si veda chiaramente nel video la scrivania e tutto l’ambiente a voi circostante, ruotando la videocamera a 360°, in alto e in basso. Il tempo a disposizione per l’esame verrà contato a partire dal momento in cui avrete concluso questa procedura preliminare. E’ stata aggiunta una domanda a riposta multipla nell’ultima sezione dell’esame per consentire di ritirarsi. Si ricorda che è comunque necessario rimanere collegati e rispettare le regole dell’esame per tutta la durata della prova. Una volta terminato l’esame, si richiede di caricare entro 15 min nella sezione Elaborati del portale della didattica la scansione, in un unico file in formato pdf, dei fogli già caricati attraverso la piattaforma exam. Rinominare il file indicando la data dell’esame, il vostro cognome e nome prima di caricarlo sul portale, rispettando il formato seguente: Esame_gg_mm_aaaa_Cognome_Nome.pdf In questa fase, potrete riaccendere ed usare il vostro smartphone per fotografare con qualità adeguata i vostri elaborati. - Virtual Classroom introduttiva 15 min prima dell’inizio programmato dell’esame il titolare attiverà una VC per introdurvi brevemente la prova. Dopodiché potrete accedere alla procedura automatica di respondus e lockdown browser. - Virtual Classroom di supporto Durante l’esame sarà attiva una VC di supporto accessibile con un apposito pulsante visibile per tutta la durata dell’esame online. - Correzione esame e visione facoltativa elaborati La correzione dell’esame verrà svolta in base alle risposte date e al materiale caricato durante la sessione di esame online con respondus e lockdown browser attivi. La sezione elaborati da sola non consente di acquisire il punteggio della domanda e verrà consultata solo in casi particolari. I risultati della prova verranno pubblicati, appena terminata la correzione, sulla pagina personale come risultati provvisori. La visione facoltativa degli elaborati sarà possibile su richiesta dei singoli studenti via email e concordando con il titolare un meeting online nei giorni immediatamente successivi alla pubblicazione dei risultati.

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

L’esame in modalità mista ha le stesse finalità e sarà basato anch'esso esclusivamente sulla piattaforma di ateneo Exam. Gli studenti in presenza, così come quelli collegati da remoto, useranno il proprio PC personale per poter sostenere l’esame accedendo alla piattaforma di ateneo Exam. I criteri, le regole e le procedure sono quindi le stesse specificate nella sezione precedente, dedicata alla modalità di esame in remoto.