Riassunto analitico
I regolamenti FIA per il Campionato del Mondo di Formula Uno del 2015 hanno introdotto un limite al numero massimo di trasmissioni impiegate durante la stagione. Di conseguenza, è stato necessario riconsiderare la procedura di calcolo obbligando i progettisti ad un nuovo approccio all'affidabilità. I criteri di progettazione di una trasmissione meccanica nel campo dei trasporti commerciali sono ben codificati, mentre nel ramo del motorsport gli aspetti principali sono: a) la ricerca di un design estremamente leggero;b) alti carichi dinamici durante i cambi di marcia;c) le specifiche conseguenze di una rottura dovuta alla particolare natura di un circuito da gara;d) le frenetiche procedure di progettazione - sollecitate dallo sviluppo di specifiche procedure di validazione, le quali devono essere rapidamente ridefinite nel rispetto degli aggiornamenti del regolamento.Il presente studio presenta una nuova procedura di valutazione dell'affidabilità, per lo più basata su modelli agli Elementi Finiti non lineari, per un cambio di Formula 1. In particolare, vengono discusse le complessità del modello dovute al voler considerare alberi, cuscinetti e conformità carter, deformazione indotta dai carichi del telaio. La procedura di validazione finale rappresenta una metodologia predittiva rispetto ai maggiori requisiti di affidabilità, pur rimanendo compatibile con i tempi dell'ambiente degli sport motoristici.
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Abstract
FIA regulations for the 2015 Formula One World Championship introduced an upper limit to the number of transmission assemblies employed during the season; a new approach to reliability has been forced on the designers, along with a reconsideration of the calculation procedures. Whereas mechanical transmission reliability calculations are well coded within the commercial transportations field, the peculiar aspects of the motorsport branch - namely a) the quest for an extreme lightweight design, b) the harsh dynamic transitions in speed and torque at gear shifts with a seamless shift transmission and wheel-road chattering, c) the circumscribed consequences of a breakage due to the controlled nature of the racing track environment, and d) the frenzied design procedures pace - urged for the development of specific validation procedures, that have to be rapidly redefined with the 2015 regulation adjustment. The present contribution rethinks those reliability assessment procedures - mostly based on nonlinear, dynamic FE calculations - for a Formula 1 gearbox. In particular, the required model complexity is discussed with respect to the inclusion of shafts, bearings and carter compliance, chassis load induced deformation, significant load case selection, misuse robustness. The finalized validation procedure is shown to be predictive with respect to the augmented reliability requirements, while remaining feasible within the motorsport timescale environment.
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