Riassunto analitico
In questo elaborato è stata trattata la progettazione del sistema di disconnessione ruote – trasmissione per un assale elettrificato di una supercar di tipo premium; il flusso logico è stato dettato dall’approccio sistematico, che prevede 4 fasi: product planning & task clarification, conceptual design, embodiment design e detail design.
Nella prima fase del processo vengono chiariti gli obiettivi del progetto, accoppiati ai requisiti che il prodotto finale deve soddisfare: si richiede una soluzione compatta, che realizzi il disaccoppiamento in tempi molto brevi e in maniera efficiente.
Nella seconda fase del processo si definiscono i primi concept di soluzione al problema; all’inizio è stato descritto l’assale elettrificato in versione originale, per definire correttamente il punto di partenza. Successivamente, è stata presentata la soluzione meccanica/cinematica che permette il disaccoppiamento delle ruote dalla trasmissione: sull’albero di uscita della trasmissione (che è stato modificato ad hoc per integrare i nuovi elementi progettati) è stata aggiunta una sezione dentata, che permette l’ingranamento con il manicotto, un nuovo elemento progettato ex-novo; la dentatura interna del manicotto ingrana, oltre che con l’albero di uscita dalla trasmissione, con un altro albero (anch’esso progettato ex-novo): tale albero è dotato (oltre che di una dentatura esterna per l’ingranamento con il manicotto), di un profilo scanalato interno, che si va ad accoppiare con i semi-alberi alle ruote. Il manicotto è accoppiato ad una forchetta, altro elemento progettato ex-novo: facendo muovere la forchetta in direzione assiale, si genera un moto assiale del manicotto, che in questa configurazione non ingrana più con l’albero di uscita dalla trasmissione, realizzando così il disaccoppiamento degli alberi (uscita trasmissione e accoppiamento ai semi-alberi). Per realizzare il moto assiale della forchetta sono state pensate diverse soluzioni, chiamate working structures, che sono state confrontate mediante una matrice decisionale: la soluzione più adatta è stata identificata in un’attuazione con attuatore elettrico direttamente collegato alla forchetta.
Nella terza fase del processo sono stati identificati i processi produttivi più adatti alla realizzazione degli elementi principali, ovvero: forgiatura (per la forchetta), lavorazione CNC (per il nuovo albero di collegamento ai semi-alberi alle ruote) e fusione/colata per gravità (per il supporto dell’attuatore, utile al fissaggio di quest’ultimo alla scatola dell’assale). Inoltre, sono stati definiti i materiali dei vari componenti: acciaio C40 bonificato (per la forchetta), 18NiCrMo7-6 (per il nuovo albero) e alluminio A356 (per il supporto dell’attuatore). I componenti in esame sono stati modellati con un approccio di tipo top-down, utile a dare una visione a 360° sulla realizzazione degli stessi, in quanto prevede la modellazione sequenziale di grezzo e lavorato dei componenti; i grezzi di forchetta e supporto, a causa dei loro processi produttivi, sono dotati di angoli di sformo, necessari alla produzione.
Nella quarta, e ultima, fase del processo è stata prodotta la documentazione tecnica, che prevede: tavole 2D dei componenti modellati (complete di tolleranze dimensionali e geometriche) e una catena di tolleranza sul pacco assiale del nuovo sistema (utile a verificare il gioco minimo e massimo tra i componenti).
Infine, nell’ultima parte dell’elaborato vengono analizzati i benefici introdotti da tale soluzione, che risulta utile sia in termini di efficienza energetica (quando il dispositivo è attivo, i motori elettrici possono essere spenti) che in termini di sicurezza (in caso di failure della trasmissione, si attiva il dispositivo, che protegge gli elementi meccanici da guasti).
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