Design and manufacturing of a formula student car gearbox.

Il lavoro presentato in questa tesi è stato curato da un piccolo gruppo di progettisti appartenenti alla Power-Train division della Squadra Corse del Politecnico di Torino, durante l’anno accademico 2012/2013. Il gruppo è compost da cinque giovani studenti non laureati selezionati dai corsi di Ingegneria Meccanica e dell’Automotive. Il sottoscritto, Daniele Bonatti, in qualità di responsabile del gruppo di lavoro e laureato in ingegneria meccanica presso questo stesso ateneo, si è concentrato sulla progettazione dei componenti meccanici relativi alla trasmissione. Il punto di partenza del lavoro descritto è la tesi scritta da me in occasione della laurea triennale, dal titolo “Studio di fattibilità su trasmissione a ruote dentate per vettura di formula student”. La tesi citata include uno studio superficiale sul layout del power-train e descrive i fondamenti sullo studio del calcolo delle ruote dentate. Com’è possibile evincere dai capitoli seguenti, il lavoro ingegneristico comincia con uno studio approfondito del regolamento tecnico di formula student, in modo da circoscrivere i possibili problemi di sicurezza. Una volta concluso il lavoro sull’analisi della concorrenza, è stato necessario definire le condizioni al contorno sul progetto del riduttore. Prima di tutto è stato necessario studiare i motori elettrici e le relative prestazioni limitate dal regolamento. Attraverso alcune considerazioni elementari legate alla dinamica del veicolo, si è potuto ricavare il rapporto di trasmissione necessario. La presentazione del lavoro continua con l’introduzione a Kisssoft, il software dedicato al calcolo degli ingranaggi, utilizzato dal team nella fase di progettazione. La fase di calcolo si apre con un’approfondita analisi dei dati di telemetria relativi alla S.C.12e, in modo da definire l’input meccanico del sistema trasmissione. Un altro passo verso la conclusione del progetto è la definizione ed il disegno dettagliato degli assi di trasmissione. La descrizione di tale passo progettuale include la risoluzione di alcuni problemi basici legati alla disegnazione dei componenti ed una descrizione della verifica strutturale condotta parametricamente sugli assi più stressati. Le verifiche sono state condotte sia sul massimo stress applicato al materiale, sia sulla massima deformazione subita dal componente. Il lavoro procede con una digressione sui cuscinetti. In particolare, la tesi descrive e spiega il lavoro congiunto svolto dal team in collaborazione con il servizio ingegneristico di SKF. Tale lavoro è stato indirizzato al raggiungimento dei massimi obiettivi di performance e affidabilità. Un punto di particolare interesse nel lavoro è rappresentato dalla descrizione dei componenti relativi alla scatola di trasmissione. La tesi fornisce un prospetto approfondito delle procedure utilizzate durante il calcolo e l’ottimizzazione delle singole piastre, mettendo il luce l’obiettivo di ottenere il miglior compromesso tra rigidezza e leggerezza delle strutture. Il lavoro prosegue con un breve report il quale descrive la fase di produzione e assemblaggio dei componenti. L’opera è completata da una sommaria descrizione dei risultati ottenuti dal progetto.