Obiettivo dell'insegnamento è presentare i principi alla base dello studio della dinamica di un autoveicolo e i principali sistemi costitutivi dell’autotelaio. Vengono analizzati i principali modelli funzionali che, al variare dell’impostazione funzionale e delle condizioni di utilizzo, permettono di analizzare il comportamento dinamico di un autoveicolo in termini di sicurezza e prestazionali, valutati in relazione ai comandi del guidatore e alle principali interfaccia con la strada e l’autotelaio. In questa ottica vengono fornite le caratteristiche funzionali di pneumatici, sospensioni, sterzo, freni, trasmissioni e delle azioni aerodinamiche. Le esercitazioni di calcolo consentono di ribadire i contenuti presentati a lezione valendosi di dati inerenti ad autoveicoli reali.

Competenze acquisite al termine dell'insegnamento
• Fattori principali che determinano l’handling di un veicolo, la frenatura e la sua sicurezza, la trazione;
• Caratteristiche dei pneumatici e dell’autotelaio necessarie per valutare, a calcolo e in sperimentazione, il comportamento stazionario e dinamico di un autoveicolo;
• Potenzialità introdotte da modelli di calcolo funzionale e dalla sperimentazione a banco e stradale per valutare gli effetti delle principali nonlinearità sul comportamento dinamico di un autoveicolo.

Si ritengono indispensabili le competenze necessarie per l’impostazione dello studio del comportamento dinamico dei sistemi meccanici. E’ richiesta la conoscenza degli strumenti di base del calcolo differenziale e integrale.

• Meccanica del pneumatico: scorrimento e deriva, azioni scambiate nel contatto distribuito ruota-terreno, rigidezza in deriva, comportamento in transitorio, resistenza al rotolamento, formulazioni empiriche, cenni alla sperimentazione banco e strada, cenni alla modellazione off-road.
• Modello handling elementare: sterzatura cinematica, sottosterzo e sovrasterzo, equazioni del moto, effetto del comportamento dinamico del pneumatico, analisi in frequenza, caratteristiche di sintesi del comportamento in stazionario e in transitorio.
• Modello handling comprensivo degli effetti della sospensione sul rollio e sul beccheggio. Comportamento a regime e in transitorio, influenza del trasferimento di carico sull’utilizzo di uno pneumatico.
• Prestazioni: massima pendenza e accelerazione, dimensionamento rapportatura cambio.
• Freni: frenatura ideale, ripartizione della frenata, stabilità laterale, efficienza, componenti principali di un impianto frenante, sistemi ABS, cenni sul controllo elettronico di stabilità (ESC).
• Trasmissioni: obiettivi di una trasmissione, economic line, cambi manuali e non manuali (AMT, DCT, AT). Dinamica torsionale di sistemi di trasmissione. Differenziali open ed autobloccanti. Differenziali speed sensing e torque sensing. Trazioni integrali permanenti e on-demand.
• Sistemi di trasmissione per trazioni ibride, Electric Variable Transmission (EVT).
• Sospensioni: impostazione elastocinematica, definizione asse di sospensione in relazione agli obiettivi dinamici longitudinali e laterali, componenti elastici e smorzanti fondamentali, cenni sulle architetture più diffuse. Comfort di marcia.
• Influenza delle caratteristiche funzionali di un sistema di sterzo sulla dinamica del veicolo.
• Azioni aerodinamiche principali.

Le esercitazioni sono finalizzate sia a rendere gli allievi maggiormente confidenti con gli argomenti trattati a lezione sia a far apprendere l’uso di strumenti di calcolo di generale diffusione nell’ambito automobilistico. Sono previste inoltre esercitazioni con software commerciali impiegati per lo studio del controllo attivo di un autoveicolo in relazione alle condizioni stradali e di traffico, introduzione a temi quali la guida autonoma e, in generale, il vehicle-to-everything (V2X). Le esercitazioni saranno, pertanto, generalmente svolte valendosi del LAIB. In base al numero degli allievi, sono previsti tutorati da svolgere in Laboratori del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale.
• Introduzione alle tecniche di modellazione al calcolatore: modelli elementari di veicolo per lo studio del comfort: modelli ad uno e due gradi di libertà, con caratteristiche di molle e ammortizzatori lineari e non lineari (4 ore)
• Modellazione di un autoveicolo per lo studio dell’handling: modelli linearizzati semplificati, utilizzo del modello di pneumatico di Pacejka, implementazione di modelli di veicolo non lineari a tre e più gradi di libertà per i moti di cassa, analisi dell’influenza di parametri geometrici, inerziali e di sospensione sul comportamento dinamico del veicolo (14 ore).
• Utilizzo di software commerciali per lo studio del comportamento dinamico di un autoveicolo in relazione alle caratteristiche dell’infrastruttura stradale, alle condizioni di traffico e all’applicazione di assegnate strategie di controllo attivo dell’autotelaio (10 ore)
• Tutorati presso il Laboratorio di Meccanica del Veicolo (4 ore).

Il titolare fornisce dispense inerenti agli argomenti trattati a lezione.
Testo consigliato: M. Guiggiani, Dinamica del veicolo, Città Studi Edizioni, Torino.
Testo di approfondimento: G. Genta, Meccanica dell'autoveicolo, V ed., Levrotto & Bella, Torino
Testo di esercitazioni: Meccanica del veicolo - Esercitazioni - Enrico Galvagno, Mauro Velardocchia, CLUT, Torino

Modalità di verifica dell’apprendimento: l’esame finale accerta l’acquisizione delle conoscenze e delle abilità attese tramite lo svolgimento di una prova scritta di un paio di ore, senza l'aiuto di appunti o libri, e di un colloquio. Al fine di verificare in modo rigoroso il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento, e quindi l’acquisizione delle conoscenze e capacità di comprensione e delle capacità di applicarle, la verifica si articola in prove di diversa natura.
La prova scritta consiste di tre quesiti, corrispondenti alla teoria esposta a lezione. Per le domande si richiede di esporre la teoria, dimostrandone la conoscenza. Per essere ammessi a sostenere la prova orale è necessario ottenere nella prova scritta un punteggio minimo di 18 punti su un massimo di 28.
Dopo la correzione degli scritti l’allievo viene convocato per una prova orale. Questa consiste in:
- una revisione della prova scritta in cui il docente informa l’allievo sui criteri di correzione, risolve eventuali dubbi sul giudizio espresso, riceve precisazioni dell’allievo e decide se modificare il punteggio dello scritto
- presentazione e discussione sulle esercitazioni di calcolo, la cui valutazione comporta l’attribuzione di un massimo di ulteriori 4 punti in più o in meno che si sommano alla valutazione finale della prova scritta.