AREA DI PROGETTO: CAMBIO DI VELOCITA' SINCRONIZZATO

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1 ISTITUTO DI ISTRUZIONE SUPERIORE STATALE GALILEI -SANI Latina Anno scolastico AREA DI PROGETTO: CAMBIO DI VELOCITA' SINCRONIZZATO CLASSE: 5 A Meccanica INDIRIZZO: MECCANICA E MECCATRONICA COORDINATORE AREA DI PROGETTO: Prof. Santomauro Antonio

2 L obiettivo dell Area di Progetto è stato l approfondimento delle materie specifiche di indirizzo al fine di far confrontare gli alunni in modo autonomo con le problematiche proprie del corso di meccanica e meccatronica. Per questo motivo il C.d.C. ha ritenuto opportuno intraprendere nel corrente a.s. un percorso progettuale denominato CAMBIO DI VELOCITA' SINCRONIZZATO focalizzato al progetto di un cambio manuale a due marce di tipo sincronizzato per un veicolo a trazione elettrica, con la realizzazione di alcune parti del modello del cambio all interno del laboratorio di MACCHINE UTENSILI. La disciplina che ha coordinato l area di progetto è stata DISEGNO, PROGETTAZIONE ed ORGANIZZAZIONE INDUSTRIALE in sinergia con le discipline di TECNOLOGIE MECCANICHE DI PROCESSO E PRODOTTO e con MECCANICA, MACCHINE ED ENERGIA. Il tema specifico è stato la progettazione di un cambio manuale di tipo sequenziale a due a marce da utilizzare per una minicar a trazione elettrica tipo "Twizy Renault", movimentata da un motore elettrico trifase con una potenza di 13 kw. Per mettere in pratica tale progettazione la classe, ha dovuto affrontare problematiche non trascurabili come: il contenimento delle dimensioni degli alberi e delle ruote dentate a denti dritti, per tener conto dei ridotti ingombri disponibili sul tipo di veicolo scelto e per la realizzazione del modello in modo da poter lavorare in sicurezza, sia sul tornio a controllo numerico (CN), che sulla fresatrice modulare; la disponibilità del materiale presente già nel Laboratorio di M.U. ed in quelli dei laboratori dell'istituto per la costruzione del modello. Il cambio progettato presenta cinque elementi principali che permettono la variazione del numero di giri in uscita dall albero secondario in modo sincronizzato: Albero primario Albero secondario Coppia di ruote dentate 1 a marcia Coppia di ruote dentate 2 a marcia Sincronizzatore. La realizzazione del progetto si è articolata nei seguenti passaggi principali: Suddivisione della classe in tre gruppi; Disegno e progettazione degli elementi del cambio; Realizzazione dei cartellini di lavorazione e dei fogli analisi degli elementi reali del cambio (ogni alunno ha prodotto quelli relativi al particolare in lavorazione in modo da verificarne le problematiche legate anche ai tempi di esecuzione); Esecuzione delle operazione di lavoro alle M.U. dei particolari del modello; Assemblaggio dei componenti prodotti; Considerazioni finali. 2

3 Suddivisione della classe in tre gruppi Essendo la classe formata da 12 alunni si è deciso di suddividerla in tre gruppi allo scopo di organizzare meglio il lavoro e di ottimizzare i tempi di realizzazione. E' stato formato il gruppo dei progettisti e disegnatori costituito dai seguenti alunni (Amzolinii, Fraulin, Mastracci, Passeri), quello dei realizzatori dei cartellini e fogli analisi di lavorazione (Arcangeli, Abà, Anfora, Zomparelli) e degli esecutori-programmatori (Libralato, Bordignon, Padovan, De Paolis) assegnando a ciascun gruppo un amministratore capogruppo responsabile e organizzatore del lavoro (suddivisione dei compiti e dei particolari da produrre). Disegno e progettazione degli elementi del cambio e del modello Il percorso didattico ha previsto preliminarmente la progettazione meccanica degli elementi principali del cambio assumendo i dati relativi alle caratteristiche di una minicar elettrica attualmente in commercio (Twizy della casa Renault); si è poi passati al disegno in 3D del cambio utilizzando il software SolidWorks. Tale compito è stato affidato agli alunni del 1 gruppo. Vista del cambio progettato Contemporaneamente si è passati al progetto e alla successiva realizzazione del modello del cambio che ha richiesto un supporto capace di sostenere tutti gli elementi e allo stesso tempo permettere di osservare gli elementi in funzionamento e smontabile senza problemi. In relazione a quanto detto gli alunni del 1 gruppo affiancati da quelli del 3 gruppo si sono presi la responsabilità di progettare una scatola di supporto ed i relativi elementi di comando e in seguito procedere alla realizzazione pratica del modello. 3

4 L immagine sottostante raffigura la scatola di supporto del modello progettata e disegnata con AutoCad nella quale si possono notare gli elementi principali: Le piastre di supporto; Le coppie di ruote dentate; Il selettore; I cuscinetti di estremità degli alberi; La mensola di supporto del motore; I coperchi. Realizzazione dei cartellini di lavorazione e dei fogli analisi Per quanto riguarda il processo di realizzazione degli elementi di trasmissione, ovvero alberi e ruote dentate, agli alunni 2 e 3 del gruppo è stato assegnato un elemento da ricavare. Di conseguenza ogni membro ha realizzato un ciclo di lavorazione, completo di cartellino e foglio analisi, riguardante il proprio pezzo in modo da impostare tutti i parametri meccanici, tecnologici e geometrici utili per le lavorazioni da eseguire alle macchine utensili e per prevedere i tempi di attuazione. Esecuzione delle operazione di lavoro alle M. U. Per quanto riguarda il lavoro di realizzazione del modello possiamo analizzare le operazioni eseguite in base al tipo di elemento del cambio. Gli alberi di trasmissione sono stati realizzati al tornio a controllo numerico partendo da 4

5 una barra tonda di alluminio tagliata con la sega a nastro, con alcune lavorazioni di rifinitura eseguite al tornio parallelo ed al trapano a colonna. Le ruote dentate sono state realizzate al tornio parallelo partendo da una barra tonda di alluminio tagliata con la sega a nastro, per poi passare alla fresatrice con la quale è stata realizzata la dentatura delle ruote. Le piastre di supporto, in alluminio, sono state tagliate con la sega a nastro e successivamente forate con l ausilio di macchine utensili come il trapano a colonna e la fresatrice verticale. L alberino ausiliario è stato rifinito al tornio parallelo partendo da una barra tonda tagliata con la sega a nastro. 5

6 I coperchi sono stati realizzati al tornio parallelo partendo da una barra tonda di alluminio tagliata con la sega a nastro, per poi essere forati col trapano a colonna. Il selettore, i cuscinetti, le viti di serraggio e gli altri elementi unificati come anelli di sicurezza e spinotti sono stati scelti da cataloghi ed acquistati all esterno. Il motorino elettrico per la rotazione degli ingranaggi del cambio forniti dal Lab. di Elettrotecnica dell Istituto. Assemblaggio dei componenti prodotti Una volta concluse le operazioni di lavorazione e ottenuti tutti i singoli elementi si è proceduto all assemblaggio degli stessi posizionando i due alberi nella scatola rispettando gli interassi calcolati precedentemente, come si può vedere nell immagine sottostante, con il calettamento e/o montaggio delle ruote dentate e del sincronizzatore; si è provveduto infine al montaggio della forcella scorrevole sull alberino ausiliario per la manovra del selettore ed all accoppiamento dell albero primario con il motorino elettrico fissato su un supporto della scatola del cambio. Considerazioni finali. La classe attraverso tale lavoro si è accresciuta sia dal punto di vista didattico, che dal punto di vista del lavoro di gruppo in quanto gli elementi capigruppo hanno coinvolto e trascinato anche gli alunni meno intraprendenti. Questo progetto ha consentito alla classe di sviluppare e perfezionare le attitudini pratiche sulla base di buone conoscenze teoriche, ma soprattutto la gestione dei tempi di consegna e degli imprevisti nella proiezione di un futuro lavorativo. Si ringraziano tutti i docenti del C.d.C., il D.S., il D.S.G.A. che hanno reso possibile tale area di progetto mettendo a disposizione tempo e mezzi. Un ringraziamento particolare per la grande disponibilità all assistente tecnico Rizzello Salvatore. Si allega alla presente il prospetto delle discipline coinvolte. 6

7 AREA DI PROGETTO TITOLO: Realizzazione di un cambio di velocità sincronizzato Coordinatore Area di Progetto: Prof. Antonio Santomauro Di seguito si riportano le discipline coinvolte DISCIPLINE OBIETTIVI ore dedicate ore di compresenza MECCANICA, MACCHINE ED ENERGIA Progettazione del cambio di velocità con definizione dello schema e calcolo delle singole coppie di ingranaggi, alberi ed altri particolari 6 0 TECNOLOGIE MECCANICHE DI PROCESSO E PRODOTTO DISEGNO PROGETTAZIONE ED ORGANIZZAZIONE INDUSTRIALE Realizzazione dei cicli di lavorazione calcolo dei tempi, utilizzo delle macchine utensili presenti in laboratorio: tornio a C.N., torni paralleli e fresatrice modulare Progettazione e definizione dei rimanenti componenti della scatola del cambio con relativi disegni costruttivi MATEMATICA Verifica degli elaborati di dimensionamento 3 0 SISTEMI E AUTOMAZIONE Esame dei sistemi per variare la velocità dei motori asincroni per trazione elettrica 5 0 Addì 08 giugno