Progettazione meccanica e ottimizzazione strutturale di un componente critico di una scatola di trasmissione per applicazioni elicotteristiche = Mechanical design and structural optimization of a critical component of a gearbox for helicopter applications

Gli elicotteri sono una delle invenzioni dell’uomo più particolari ed affascinanti mai realizzate. Possono spingersi in molti luoghi insidiosi da raggiungere dove altri mezzi di trasporto non possono. Sono grandi, pieni di potenza e per questo motivo la progettazione delle loro parti richiede molta esperienza e ottime tecniche di progettazione. Oggi uno degli obiettivi più importanti dell'industria aerospaziale è quello di realizzare componenti sempre più leggeri garantendo una certa rigidezza delle parti al fine di ridurre il consumo di carburante e le emissioni di CO2, riducendo così l'impatto ambientale. L'obiettivo principale di questa tesi è la progettazione di una parte statica critica comunemente chiamata bracket, responsabile per sorreggere uno degli attuatori principali del piatto oscillante. Molti aspetti sono stati considerati durante la progettazione ed un ulteriore e rilevante aspetto studiato in questo lavoro è correlato alla producibilità di questa parte. Un malfunzionamento di questo componente porterebbe alla caduta dell'elicottero, causando morti e danni enormi. Numerosi e restrittivi vincoli progettuali non hanno aiutato la procedura progettuale per ottenere il miglior compromesso tra la leggerezza e le condizioni strutturali statiche verificate. È stato realizzato un approccio iterativo con lo scopo di ottenere il punto di progettazione ottimale in termini di forma e dimensioni garantendo un certo peso target e una certa rigidezza. Per fare questo, sono state realizzate un'ottimizzazione parametrica (quantitativa) e una topologia (qualitativa) per ottenere il miglior Design point in Ansys Workbench. Gli obiettivi principali raggiunti in questo lavoro sono una riduzione del peso del 4%, un fattore di sicurezza superiore al minimo richiesto del 16.9%, un margine di riserva superiore del 1.7% e un valore di spostamento inferiore del 16.7% rispetto alle richieste esterna del cliente garantendo tutte le altre condizioni fondamentali. Un altro complesso e non lineare modello è stato fatto per avere una più ampia comprensione del componente critico progettato. Molto utile sicuramente è il tema inerente ai contatti portando ad un modello più veritiero dal momento in cui si tiene conto anche dei materiali a contatto e del livello di chiusura dei collegamenti filettati.