Riassunto analitico
L'obiettivo di questa tesi è quello di ottimizzare la geometria della scatola del cambio posteriore di una monoposto elettrica da competizione, con lo scopo di sviluppare uno studio di fattibilità per valutare le potenzialità nel realizzare l'attuale soluzione usando tecnologie e materiali alternativi, mirando a migliorarne la rigidezza e la resistenza. Questa è stata anche l'opportunità di testare le capacità di Creo Generative Design di processare componenti di grandi dimensioni in quanto, fino ad ora, l'esperienza dell'azienda è stata limitata a geometrie semplici e di piccole dimensioni. Lo sviluppo è cominciato definendo i vincoli rappresentati dai regolamenti tecnici e di sicurezza, dagli ingombri esterni ed interni definiti dai componenti posti nelle vicinanze della scatola e dagli elementi che sono fissati alla struttura. La fase successiva ha coinvolto l’uso di Creo Generative Design che, una volta definita la geometria iniziale ed i materiali sono stati assegnati, ha prodotto una geometria ottimizzata in termini di rigidezza. In seguito ad un processo iterativo e ad una comparazione dei risultati, è stato richiesto di verificare strutturalmente la soluzione scelta attraverso l’utilizzo di un’analisi FEA, come anche lo studio delle variazioni degli angoli delle sospensioni, quando la parte è sottoposta a manovre rappresentative, per stabilire l’influenza su questi parametri della rigidezza del componente. Il peso finale della parte risulta essere il 38% maggiore rispetto a quello iniziale, producendo quindi una struttura che non appare competitiva in termini di massa sebbene via sia possibilità di un ulteriore alleggerimento. Nonostante ciò, il componente dimostra un incremento di rigidezza significativo e potrebbe essere impiegato come modello di riferimento per implementare un irrigidimento mirato sulle future versioni della scatola del cambio.
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Abstract
This thesis’s goal is to optimise the shape of the rear transmission casing for an electric single-seater racing car, to perform a feasibility study in order to evaluate the potentialities of realizing the current casing using alternative technologies and materials, aiming to improve its stiffness and strength. Moreover, it has been the opportunity of testing the capabilities of Creo Generative Design of processing large components, since, until now, the company’s know-how has been limited to small and simple-shaped geometries. The development has started defining the constraints represented by the technical and safety regulations, the internal and external volume boundaries described by the parts in the vicinities of the component under study and the elements that are connected to the casing structure through various means. The next phase involved the use of Creo Generative Design which, once the starting geometry has been defined and the materials under study assigned, has produced a stiffness-optimized geometry. After an iteration process and a results comparison, it has been required to statically verify the chosen layout utilizing an FEA analysis, as well as to study the suspension angles variation, under representative manoeuvres, in order to define the influence on these parameters of the casing’s stiffness. The final weight of the final component is 38% higher than the starting one, thus producing a structure that appears to not be competitive in terms of mass, even if the casing could be further lightened. Nevertheless, the structure shows significantly improved stiffness and it could be employed as a reference to implement a targeted stiffening on the future generations of the transmission casing.
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