Modellazione della sospensione Formula SAE SRT15 in MSC Adams/Car

L'impiego del software di simulazione dinamica multybody MSC ADAMS consente ai team di progettazione automotive di poter testare i propri progetti in diverse condizioni di strada, eseguendo gli stessi test che normalmente vengono realizzati in un laboratorio o su pista di prova, ma in una frazione del tempo. In particolare, è possibile:

• studiare la performance del prodotto e migliorare il progetto prima di costruire un prototipo fisico;
• analizzare le modifiche di progetto molto più velocemente e ad un costo inferiore di quanto richiederebbe un test fisico;
• variare i tipi di analisi più velocemente e più facilmente;
• lavorare in un ambiente più sicuro senza il timore di perdere i dati per un guasto dello strumento o di perdere tempo di prova a causa delle cattive condizioni meteorologiche;
• eseguire analisi e scenari ipotetici, senza i pericoli connessi con i test fisici;
• eseguire una serie di test ripetibili su base globale, con la certezza di lavorare con dati, test, e soprattutto risultati, comuni.

La prima fase del lavoro ha consentito la creazione in ambiente MSC Adams/Car della sospensione anteriore della vettura di Formula SAE dell'Università del Salento SRT15, mostrata in Figura 1.

Figura 1

Il sistema sospensivo adottato dalla monoposto è a triangoli sovrapposti o double-wishbone. Tale tipo di sospensione è detto a ruote indipendenti, in quanto ciascuna ruota è collegata allo chassis per mezzo di link, tali da fare in modo che il comportamento di una ruota sia indipendente da quello dell'altra. La sospensione multilink assicura la massima regolazione e permette di ridurre la massa non sospesa. Inoltre consente di ridurre gli ingombri e di migliorare l'aerodinamica, ragion per cui è spesso utilizzata per vetture sportive.

Tuttavia risulta essere più complessa e costosa. La double wishbone è costituita da due braccetti superiori che formano il triangolo superiore e due braccetti inferiori che formano il triangolo inferiore. I braccetti superiori sono più corti di quelli inferiori in modo da avere un angolo di campanatura negativo, il quale subirà poi un incremento in positivo durante la percorrenza di una curva. Ricordiamo, infatti, che si tratta di una vettura da competizione e come tale è sottoposta ad accelerazioni laterali importanti. I braccetti sono collegati alla scocca e convergono sul portamozzo della ruota, dove vengono fissati a degli elementi detti gheroni.

La sospensione analizzata è di tipo push-rod (l'elemento elastico della sospensione è sollecitato a compressione invece che a trazione) e presenta un'asta di rinvio la cui estremità inferiore è collegata mediante uno snodo sferico all'elemento triangolare inferiore sul portamozzo, mentre l'estremità superiore è collegata al cosiddetto bellcrank. Il bellcranck è un elemento incernierato alla scocca, il quale ruotando attorno al suo vincolo con la stessa trasferisce il movimento del push-rod al sistema molla-smorzatore.

I passi eseguiti per la modellazione sono stati i seguenti:

• avvio del Template Builder;
• definizione degli Hard Points;
• creazione degli elementi della sospensione;
• creazione dei Mount;
• settaggio dei parametri della sospensione (Camber e Toe);
• inserimento dei giunti;
• communicator per i testrigs;
• avvio dello Standard Interface;
• inserimento dei testrigs e completamento dell’assembly.

Per la realizzazione della sospensione si rimanda al video tutorial link https://www.youtube.com/watch?v=EEYJ5Z7rbVk. Si allega, inoltre, il database relativo alla sospensione modellata (file SRT15.cdb), con la relativa guida per il caricamento in MSC Adams/Car.

Alcune delle simulazioni che possono essere effettuate sono le seguenti:

• Roll & Vertical Force Analysis: permette di spazzare l'angolo di rollio tenendo costante la forza verticale totale. Tale forza, che è possibile settare, è la somma delle forze verticali sulla ruota sinistra e destra. In tal modo tale simulazione riproduce contemporaneamente il trasferimento di carico longitudinale e il trasferimento di carico laterale dovuto al rollio.
• Wheel Travel Analysis: permette di studiare come le caratteristiche di una sospensione cambiano durante il moto verticale delle ruote. Si possono eseguire tre tipi di analisi:
  • Opposite
  • Parallel
  • Single

Nell'Opposite Wheel Travel Analysis si impone lo spostamento verticale della ruota sinistra uguale ma opposto a quella destra, in modo da simulare il rollio della cassa, come mostrato in Figura 2.

Figura 2

Nel Parallel Wheel Travel Analysis invece lo spostamento imposto sulle due ruote è uguale anche nel verso, sia in bound che rebound. Si simula quindi la presenza per esempio di un dosso o di un avvallamento. Infine il Single Wheel Travel Analysis permette il movimento di una singola ruota, destra o sinistra, specificando il valore opportuno di bound o rebound, mentre la ruota opposta è tenuta bloccata nella sua posizione iniziale. Da queste simulazioni è possibile ottenere grafici relativi ai parametri cinematici di interesse delle sospensioni (per esempio track, toe, camber angle, etc.).

Autori: A. GRAZIOSO, E. DI MARIA, R. GALLONE, S. MARGHERITI, G. PRETE, Tema d'anno nell'ambito del Corso di Meccanica del Veicolo, Ing. Meccanica

Advisor: Ing. G. REINA