Raccolta casi Working Model, visualNastran & SimWise - Dinamica di un veicolo a tre ruote

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Paolo Lista, Lista Studio srl®
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Per decenni i veicoli a due e a quattro ruote sono stati il più importante mezzo di trasporto su strada. Honda, Mercedes ed altri stanno ora esplorando nuove soluzioni tecniche specialmente nel campo dei veicoli a tre ruote con telaio anteriore rollante. In questo tipo di veicoli il telaio anteriore è collegato a quello posteriore tramite un meccanismo spaziale. La differente geometria del meccanismo cambia la posizione del centro di istantanea rotazione del telaio anteriore. Lo scopo principale di queste ricerche è di aumentare la sicurezza, la maneggevolezza e di portare in un unico mezzo la stabilità tipica dei veicoli a quattro ruote e la manovrabilità e la compattezza dei veicoli a due ruote.

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Il gruppo di ricerca del Prof. Cossalter, dell’ università di Padova sta studiando la dinamica di questo tipo di veicoli investigando i più importanti parametri di progetto. Lo scopo finale è di fornire forti indicazioni necessarie alla costruzione di un primo prototipo.

Lo studente laureando che sta conducendo queste ricerche ci ha spiegato: "Il nostro modello è caratterizzato da due telai principali. Il telaio anteriore è formato dalla ruota anteriore, dalla forcella, e dalla struttura principale che sostiene il serbatoio ed il pilota. Il telaio posteriore è formato dalle due ruote posteriori, dal motore, e dal telaio che li supporta. Il telaio anteriore rolla attorno al telaio anteriore, il quale si mantiene parallelo al terreno.

Secondo noi, il campo più interessante di ricerca, è sperimentare differenti meccanismi che colleghino il telaio posteriore al telaio anteriore. In particolare, cambiando il cinematismo, è possibile traslare e ruotare l’asse di rollio del telaio anteriore ottenendo veicoli con comportamenti molto differenti.

Abbiamo usato la modellazione parametrica di Solid Edge per generare ed assemblare molti modelli dalle caratteristiche differenti. Questi vengono automaticamente trasferiti al Working Model per le analisi.

In Working Model abbiamo fornito al veicolo un modello matematico di pneumatico comprendente forze e momenti. Le forze laterali sono proporzionali agli angoli di deriva, e al rollio del pneumatico, mentre i momenti computano lo spostamento a terra del punto di contatto tra terreno e pneumatico.

Per testare le prestazioni e il comportamento dei diversi veicoli abbiamo fornito i modelli di un controllo proporzionale-derivativo-integrativo. E’ stato realizzato utilizzando le capacità di OLE Automation di Working Model: un programma esterno scritto in Visual Basic fornisce la coppia di comando allo sterzo, la coppia motore ripartita sul treno posteriore tramite il differenziale e le azioni di freno sulle tre ruote. Il controllo calcola la coppia di sterzo seguendo una traiettoria interpolata tramite Spline cubiche. Varie manovre sono state implementate. Il sistema di controllo guida i veicoli lungo la stessa traiettoria, mentre noi misuriamo le sue prestazioni attraverso la valutazione dei carichi laterali e verticali sui pneumatici, la coppia di comando, velocità di imbardata e di rollio, visualizzando il carico delle sospensioni ed altri parametri ancora."

Il prof. Cossalter ci ha detto: "In poco tempo, abbiamo ottenuto parecchi interessanti risultati e verificato molti modelli. Noi siamo stati pionieri nell’utilizzare Working Model in Europa e le nostre intenzioni sono di cooperare per migliorare il software, sia a scopi didattici che di ricerca."

Laureando: Davide Danesin

Relatore: Prof. Vittore Cossalter, Università di Padova - Italia

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