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.

Parte su 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.
Parte su 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.

Le esercitazioni si basano sul progetto di un motore e del relativo cambio. I docenti forniscono agli studenti i parametri operativi e le specifiche relative al motore e al cambio. Gli studenti che frequentano il corso saranno divisi in gruppi, ognuno dei quali affronterà lo studio di un componente motore o del cambio. Il processo di progettazione si basa sulle nozioni esposte a lezione. Per aiutare gli studenti nello sviluppo del progetto, si utilizza un codice integrato in Siemens NX per la disegnazione del motore. Al termine delle esercitazioni, gli studenti saranno chiamati ad esporre ai docenti e ai loro colleghi i risultati ottenuti.
Lo scopo di questo tipo di esercitazione è quello di coinvolgere gli studenti nel reale processo di progettazione di un motopropulsore, fronteggiando i problemi più rilevanti e importanti. Inoltre gli studenti sono incentivati a collaborare, a lavorare in team ed essere capaci di sintetizzare i risultati ottenuti.

Il materiale utilizzato nelle lezioni, i testi delle esercitazioni ed eventuale ulteriore materiale didattico è reso disponibile sul portale della didattica.
Testi di riferimento per approfondimenti:
- Makartchouk A., Diesel Engine Engineering, ISBN: 0-8247-0702-8, Marcel Dekker Inc., New York, NY, USA, 2002
- Hoag K.L., Vehicular engine design, ISBN: 0-7680-1661-4, SAE International, Warrendale, PA, USA, 2006
- Stone R., Introduction to internal combustion engines, ISBN 0-7680-0495-0, SAE International, Warrendale, PA, USA, 1999
- Taylor C.F., The internal-combustion engine in theory and practice, The M.I.T Press, Cambridge, UK, 1997
- Vignocchi D., Elementi di Progettazione del Motore, Athena, Modena, 2002
- G. Genta, L. Morello, Progetto dell'autotelaio (parte I), Levrotto e Bella, Torino, 2005

L'esame è esclusivamente in forma orale ed è costituito dalla presentazione orale effettuata dagli studenti alla fine delle esercitazioni pratiche e dalla discussione orale di due domande su entrambe le parti del corso (due domande sugli argomenti relativi al motore, due domande sugli argomenti relativi alle trasmissioni).
Ciascun elemento è valutato separatamente (con valutazione in trentesimi) e il punteggio complessivo è definito per un terzo dalla presentazione delle esercitazioni, per un terzo dalle domande sul motore e per il restante un terzo dalle domande sulle trasmissioni.
L'esame orale intende comprendere l’effettivo livello di comprensione di tutti gli argomenti del corso; schemi e formule devono essere dimostrati e discussi e i passaggi metodologici di sviluppo degli argomenti devono essere evidenziati e spiegati.
L'esame dura circa 30 minuti.