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Vehicle mechanics

05BPGNE

A.A. 2020/21

Course Language

Italian

Course degree

Master of science-level of the Bologna process in Mechanical Engineering - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 53
Esercitazioni in aula 27
Tutoraggio 12
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Velardocchia Mauro Professore Ordinario ING-IND/13 53 27 0 0 18
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
ING-IND/13 8 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
2020/21
Obiettivo dell'insegnamento è presentare i principi alla base dello studio della dinamica di un autoveicolo ed 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.
The aim of this subject is to present the principles behind the study of the dynamics of a passenger car and the main systems of a chassis. The main functional mathematical models are analyzed, which, depending on the functional setting and conditions of use, allow to analyze the dynamic behavior of a motor vehicle in terms of safety and performance, evaluated in relation to the driver's controls and the main interface with the road and the chassis. The subject deals with the functional characteristics of tires, suspension, steering, brakes, transmissions and aerodynamic actions. Calculation exercises allow to consolidate the contents presented in lessons with data from real vehicles.
Competenze acquisite al termine dell'insegnamento • Fattori principali che determinano l’handling di un veicolo, la frenatura e la sua sicurezza, la trazione; • Caratteristiche degli 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.
• Main factors that determine the handling of a vehicle, braking and its safety, traction; • Characteristics of the tires and the chassis needed to evaluate, calculating and experimenting the stationary and dynamic behavior of a motor vehicle; • Potential introduced by functional calculation models and bench testing to assess the effects of major nonlinearity on the dynamic behavior of a motor vehicle.
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.
The skills needed to establish the dynamic behavior of mechanical systems are considered fundamentals. Knowledge of the basics of differential and integral calculation is required.
• Meccanica dello 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 (terramechanics). • 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, controllo elettronico di stabilità (ESC), torque vectoring. • 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. • Sistemi di sterzatura. Electric Power Steering (EPS). Influenza delle caratteristiche funzionali di un sistema di sterzo sulla dinamica del veicolo. • Cenni di aerodinamica
• Tire mechanics: sliding and slipping, distributed wheel-to-ground contact forces, cornering stiffness, transient behavior, rolling resistance, empirical formulations, off-road modeling (terramechanics). • Elementary handling model: kinematic steering, understeering and over-steering, motion equations, dynamic tire behavior, frequency analysis • Handling model including the effects of the suspension on the roll and on the pitch. Transient and transient behavior, the influence of load transfer on the use of a tire • Performance: maximum slope and acceleration, gear ratio sizing • Brakes: Ideal braking, lateral stability, efficiency, main braking system components, ABS systems, electronic stability control (ESC), Torque Vectoring (TV). • Transmissions: transmission targets, economic lines, manual and non manual gearboxes (AMT, DCT, AT). Torsional dynamics of transmission systems. Differentials open and self-locking. Differential speed sensing and torque sensing. • Electric Variable Transmission (EVT) Systems • Suspensions: kinematic setting, suspension axis definition in relation to longitudinal and lateral dynamic performance, elastokinematic setting, fundamental elastic and dampening components, most commonly used architectures. Comfort. • Influence of the functional characteristics of a steering system on vehicle dynamics. Electric Power Steering (EPS). • Major aerodynamic actions.
L'insegnamento è strutturato, secondo quanto previsto dal DM 987/2016 - All. D: numerosità di riferimento e massime di studenti, per una frequenza massima di ottanta studenti. Gli allievi saranno divisi in due squadre di esercitazioni, ciascuna di numerosità massima pari a quaranta. Nell'eventualità che tale numerosità massima sia superata, il piano e le modalità formative previste dovranno necessariamente essere aggiornate.
The subject is planned to be attended up to eighty students (DM 987/2016, Annex D - maximum students number). Whenever the maximum number of students was passed, the educational plan will be necessarily revised.
L'insegnamento, di otto crediti, è strutturato in 50 ore di lezioni e 30 di esercitazioni. Le lezioni, supportate da esempi e applicazioni, riguardano i contenuti esposti nel programma. Le esercitazioni sono finalizzate a rendere gli allievi maggiormente confidenti con gli argomenti trattati a lezione ed a far loro apprendere l’uso di strumenti di calcolo di generale diffusione in ambito autoveicolistico. Prevedono sia la realizzazione di un modello di comportamento dinamico di un veicolo attraverso modellazione a parametri concentrati, sia lo studio di un sistema di sospensione con software commerciali multibody. Inoltre, con l'ausilio di software commerciali, sarà fornita una introduzione allo studio della dinamica del veicolo in presenza di sistemi a guida assistita (ADAS), nell'ottica dell'interazione veicolo - traffico - infrastruttura (vehicle-to-everything - V2X). Le esercitazioni saranno generalmente svolte valendosi del LAIB. Tutorati svolti c/o il Laboratorio di Meccanica del Veicolo del DIMEAS completano l'offerta formativa. La frequenza alle lezioni è fortemente raccomandata per conseguire gli obiettivi formativi. La frequenza delle esercitazioni è obbligatoria ed è rilevata dai Professori. Per essere ammessi all'esame occorre aver frequentato almeno i tre quarti delle ore di esercitazione offerte. Il titolare del corso e l'esercitatore sono disponibili con cadenza settimanale per dare spiegazioni agli studenti in orario che viene comunicato all'inizio del semestre.
Credits 8: 80 classroom hours (50 lecture hours, 30 tutorial hours). Theoretical lectures are supported by examples and applications. Lectures on a section of the syllabus will be followed by specific tutorials using software partly provided as subject material, during tutorials. Students are required to apply knowledge to working context problems and to interact with the tutor, especially when setting the solution. The tutor will assist students during the tutorial class hours, supporting students in their learning progression and clarifying their doubts. The exercises are aimed at both making the students more confident with the lessons discussed and learning how to use general-purpose calculation tools in the automotive field. An introduction to the chassis active control in relation to road and traffic conditions are also provided, introducing themes such as autonomous driving and, in general, vehicle-to-vehicle or infrastructure (V2X). Exercises will therefore generally take place with the LAIB. Tutorship at the Vehicle Mechanics Laboratory complete the subject planning. To attend the lectures is strongly recommended. To attend the tutorials is mandatory and the presence is registered. To be admitted to the final exam, an attendance of at least the 75% of the tutorials must be verified.
Il titolare fornisce dispense inerenti agli argomenti trattati a lezione. Testo consigliato: M. Guiggiani, Dinamica del veicolo, Città Studi Edizioni, Torino. Testo di esercitazioni: Meccanica del veicolo - Esercitazioni - Enrico Galvagno, Mauro Velardocchia, CLUT, Torino
The Professor provides report related to the topics discussed in the lesson. Suggested text: M. Guiggiani, Vehicle Dynamics, Città Studi Edizioni, Turin. Exercise text: Vehicle mechanics - Exercises - Enrico Galvagno, Mauro Velardocchia, CLUT, Turin
Modalità di esame: Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
Per verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi, l'esame si articola in una prova scritta a risposta aperta. Il voto massimo, pari a trenta/trenta con lode, si può conseguire con la sola prova scritta. La prova scritta consiste di quattro quesiti. Tre di essi sono corrispondenti alla teoria esposta a lezione ed a quanto approfondito in esercitazione, strutturati in parti alle quali rispondere con dimostrazioni e rappresentazioni grafiche. La valutazione massima attribuita all'insieme dei tre quesiti è pari a ventotto trentesimi. La quarta domanda è focalizzata sulle esercitazioni di progetto svolte al LAIB. L'esito di questa domanda, facoltativa, si somma a quello conseguito con le tre domande precedenti. Consiste in un quesito rivolto a determinare il livello di competenza acquisita dallo studente per impostare operativamente un progetto di modellazione del comportamento dinamico di un veicolo o di suoi sistemi. Tale domanda facoltativa può incrementare il voto di ulteriori cinque punti o ridurlo fino a tre punti. L'allievo può decidere se sostenere la domanda facoltativa o no. In quest'ultimo caso, l'esame si conclude attribuendo un punteggio pari a quello assegnato alle tre domande obbligatorie. La durata complessiva dell'esame è compresa tra un'ora e mezza e due ore e non è consentito l'uso di appunti o di materiale didattico. L'esame è superato se l'esito delle tre domande obbligatorie supera i diciotto trentesimi. Dopo la correzione degli scritti, su sua richiesta, l’allievo può essere concordare una revisione della prova scritta. In questa occasione, il docente può mostrare allo studente la correzione, risolve eventuali dubbi dello studente sul giudizio espresso e decide se aggiornare il punteggio dello scritto.Nel corso del semestre viene proposto agli allievi un esempio di esame finale, con la presentazione della soluzione ai quesiti e suggerimenti in merito ai più comuni errori commessi dagli studenti, insieme a una descrizione dei criteri di valutazione.
Exam: Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
To verify the achievement of the educational objectives, the exam is divided into an open-ended written test. The maximum mark, equal to thirty / thirty with honors, can be achieved with the written test only. The written test consists of four questions. Three of them correspond to the theory presented in classroom and excercises, structured in parts to which to respond with demonstrations and graphic representations. The maximum evaluation attributed to all the three questions is equal to twenty-eight out of thirty. The fourth question is focused on the project exercises carried out at LAIB. The result of this optional question is added to that obtained with the three previous questions. It consists of a question aimed at determining the level of competence acquired by the student to operationally set up a project to model the dynamic behavior of a vehicle or its chassis systems. This optional question may increase the grade by an additional five points or reduce it by up to three points. The student can decide whether to support the optional question or not. In the latter case, the exam ends by attributing a score equal to that assigned to the three compulsory questions. The overall duration of the exam is between one hour and a half and two hours and the use of notes or teaching materials is not allowed. The exam is passed if the result of the three compulsory questions exceeds eighteen out of thirty. After the correction of the exam, the student may request to review the written test. On this occasion, the Professor shows the student the correction, resolves any doubts of the student on the opinion expressed and decides whether to update the score of the writing. During the semester, students are offered an example of a final exam, with the presentation of the solution to the questions and suggestions on the most common mistakes made by students, together with a description of the evaluation criteria.
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova scritta a risposta aperta o chiusa tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring (Respondus);
Per verificare il raggiungimento degli obiettivi formativi, l'esame si articola in una prova scritta a risposta aperta. Il voto massimo, pari a trenta/trenta con lode, si può conseguire con la sola prova scritta. La prova scritta consiste di quattro quesiti. Tre di essi sono corrispondenti alla teoria esposta a lezione ed a quanto approfondito in esercitazione, strutturati in parti alle quali rispondere con dimostrazioni e rappresentazioni grafiche. La valutazione massima attribuita all'insieme dei tre quesiti è pari a ventotto trentesimi. La quarta domanda è focalizzata sulle esercitazioni di progetto svolte al LAIB. L'esito di questa domanda, facoltativa, si somma a quello conseguito con le tre domande precedenti. Consiste in un quesito rivolto a determinare il livello di competenza acquisita dallo studente per impostare operativamente un progetto di modellazione del comportamento dinamico di un veicolo o di suoi sistemi. Tale domanda facoltativa può incrementare il voto di ulteriori cinque punti o ridurlo fino a tre punti. L'allievo può decidere se sostenere la domanda facoltativa o no. In quest'ultimo caso, l'esame si conclude attribuendo un punteggio pari a quello assegnato alle tre domande obbligatorie. La durata complessiva dell'esame è compresa tra un'ora e mezza e due ore e non è consentito l'uso di appunti o di materiale didattico. L'esame è superato se l'esito delle tre domande obbligatorie supera i diciotto trentesimi. Dopo la correzione degli scritti, su sua richiesta, l’allievo può essere concordare una revisione della prova scritta. In questa occasione, il docente può mostrare allo studente la correzione, risolve eventuali dubbi dello studente sul giudizio espresso e decide se aggiornare il punteggio dello scritto.Nel corso del semestre viene proposto agli allievi un esempio di esame finale, con la presentazione della soluzione ai quesiti e suggerimenti in merito ai più comuni errori commessi dagli studenti, insieme a una descrizione dei criteri di valutazione.
Exam: Written test; Computer-based written test with open-ended questions or multiple-choice questions using the Exam platform and proctoring tools (Respondus);
To verify the achievement of the educational objectives, the exam is divided into an open-ended written test. The maximum mark, equal to thirty / thirty with honors, can be achieved with the written test only. The written test consists of four questions. Three of them correspond to the theory presented in classroom and excercises, structured in parts to which to respond with demonstrations and graphic representations. The maximum evaluation attributed to all the three questions is equal to twenty-eight out of thirty. The fourth question is focused on the project exercises carried out at LAIB. The result of this optional question is added to that obtained with the three previous questions. It consists of a question aimed at determining the level of competence acquired by the student to operationally set up a project to model the dynamic behavior of a vehicle or its chassis systems. This optional question may increase the grade by an additional five points or reduce it by up to three points. The student can decide whether to support the optional question or not. In the latter case, the exam ends by attributing a score equal to that assigned to the three compulsory questions. The overall duration of the exam is between one hour and a half and two hours and the use of notes or teaching materials is not allowed. The exam is passed if the result of the three compulsory questions exceeds eighteen out of thirty. After the correction of the exam, the student may request to review the written test. On this occasion, the Professor shows the student the correction, resolves any doubts of the student on the opinion expressed and decides whether to update the score of the writing. During the semester, students are offered an example of a final exam, with the presentation of the solution to the questions and suggestions on the most common mistakes made by students, together with a description of the evaluation criteria.


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