UN TELAIO MOTOCICLISTICO INCOLLATO DA PREMIO PER L INNOVAZIONE. The First Italian Motostudent Racing Team POLITO

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1 UN TELAIO MOTOCICLISTICO INCOLLATO DA PREMIO PER L INNOVAZIONE The First Italian Motostudent Racing Team POLITO

2 La Motostudent Il Politecnico di Torino ha partecipato e parteciperà nuovamente nella stagione all iniziativa denominata Motostudent. Si tratta di un iniziativa spagnola, sulla falsa riga della Formula Student automobilistica, che prevede la realizzazione di una moto di cilindrata 125 cc da parte di un team di studenti, coadiuvati da alcuni docenti. Alla prima edizione dell evento (lanciata nel 2009) si sono presentati 25 team di università spagnole. Il team del Politecnico di Torino è stato l unico team italiano (e in generale non spagnolo) a partecipare alla competizione. La competizione in pista si è tenuta sul circuito Moto GP di Alcañiz, vicino a Saragoza, i primi di ottobre 2010.

3 Da Motociclismo Ideata e prodotta da un università, ma con contenuti tecnologici da prima della classe Il primo telaio moto completamente incollato

4 L idea Automotive Motorcycle Steel and aluminum welded frame Composite Spaceframe

5 Da Mototecnica Telaio incollato: nessuna distorsione né alterazione termica elevato smorzamento giunzioni distribuite (fatica) possibilità di realizzare lavorazioni di precisione prima dell assemblaggio operazione di giunzione tecnologicamente elementare

6 Da Mototecnica Progettazione ad hoc (per incollaggio) del telaio e del sistema di sospensioni ridotto numero di componenti dime relativamente semplici Struttura ibrida tubolare e tipo sandwich con schiuma di alluminio ridotto peso elevata rigidezza

7 Schiume e sandwich Le schiume metalliche possono essere utilizzate in numerosi settori dell ingegneria: automobilistico, ferroviario, navale e aeronautico Caratteristiche meccaniche: elevata rigidezza (vs polimeri) resistenza (vs polimeri) bassa densità (vs metalli) capacità di assorbire energia

8 Impostazione del problema Si è scelto di configurare il motociclo in funzione del suo assetto, con particolare riferimento all effetto del tiro catena sul comportamento delle sospensioni e del trasferimento di carico d Dimensioni caratteristiche di motocicli 125cc da Gran Premio Componente e campo di regolazione Misura Interasse - P mm Interasse forcellone posteriore - L FB mm Lunghezza forcella anteriore - L FA mm Angolo di inclinazione statica forcellone - f 6 13 Inclinazione asse di sterzo riferita al telaio - e 22,5 (campo di regolazione + 1,5 / - 1 ) Inclinazione tra asse di sterzo ed assi forcelle - e +/- 0,5 Offset - d mm Avancorsa - A mm Corsa utile sospensione anteriore - C A 90 mm Corsa utile in direzione verticale sospensione posteriore - C P 90 mm Pneumatico anteriore Diametro nominale 2 R a 95/70 17 = 564,8 mm Pneumatico posteriore Diametro nominale 2 R p 115/70 17 = 592,8 mm R A e L FA O L FP R P Partendo da uno schema cinematico semplificato del motociclo sono state fissate alcune grandezze geometriche caratteristiche dedotte dai dati reperibili sulle attuali motociclette 125 da gran premio f A P

9 Rapporto di tiro catena R (-) Design di insieme R A A e L FA t arctan d G C h 2 P R p R a 2 s P O t b L FP S h N trasf Geometrie di partenza Passo a terra riferimento (mm) 1210 Distribuzione dei pesi moto + pilota: riferimento sull avantreno (%) 45 Distribuzione dei pesi moto + pilota: riferimento sul retrotreno (%) 55 Distanza orizzontale del baricentro dal pivot (rif. interasse forcellone ,3 mm, inclinazione statica 8 ) (mm) Posizione verticale baricentro (mm) 650 R P f R=1 cioè t s : durante ogni azione di spinta da parte del sistema di trasmissione, sul braccio della sospensione posteriore non agiscono azioni derivanti dal sistema di trasmissione R>1 cioè t>s: durante la fase di spinta sulla sospensione posteriore agiscono azioni che comprimono ulteriormente l elemento elastico R<1 cioè t<s: durante la fase di spinta sulla sospensione posteriore agiscono azioni che tendono ad estendere la sospensione stessa R=tant/tans 1.8 Variazione dei parametri d assetto in funzione dell escursione delle sospensioni Escursione anteriore (mm) Escursione posteriore ( )

10 Forcellone posteriore Forza verticale alla ruota (N) E O C B L B A D L FP F Visti i limiti dimensionali e la volontà di realizzare un telaio compatto e semplice, si è ritenuto che la progettazione di un cinematismo flottante con ridotti punti di collegamento al telaio offrisse il maggior numero di vantaggi. Nel dispositivo realizzato lo smorzatore AB è vincolato superiormente (A) al braccio oscillante OF e solo inferiormente (B) al telaio, tramite il triangolo ECB ed una biella di reazione CD Il telaio del motociclo, inoltre, ha un collegamento alla biella di reazione nella parte bassa, zona dove è possibile, se necessario, irrobustire le strutture metalliche senza aggiungere massa ad un livello superiore a quello del baricentro Sospensione lineare Full Floater Corsa verticale centro ruota (mm)

11 Il telaio Core (Alporas) Nodi (CNC - 3 assi) Skin (laser) Una volta posizionati nello spazio le quote principali e i punti caratteristici della sospensione posteriore, il motore è automaticamente posizionato in funzione del fulcro del forcellone e dell albero del pignone. A questo punto il telaio e il forcellone devono geometricamente collegare una serie di punti noti nello spazio Perni (Acciaio) Leveraggi e culla (waterjet) I nodi sono stati collegati tra di loro con profilati estrusi di alluminio a sezione quadrata 30x30: a questo punto per irrigidire la struttura così ottenuta (e replicare di fatto le greche di strutture a traliccio) il frame è stato pannellato con una struttura sandwich con core in schiuma di alluminio da 30 mm di spessore e skins in lamiera di alluminio. Tutto l insieme è stato unito per mezzo di un adesivo strutturale epossidico monocomponente

12 Il telaio Particolare attenzione è stata prestata alla progettazione della tipologia dei giunti adesivi: tutte le giunzioni del telaio realizzano soluzioni a doppia sovrapposizione per ridurre al minimo gli effetti di peeling della giunzione. Nodi (CNC - 3 assi) Leveraggi e culla, lamiera di alluminio 6 mm (waterjet) Data la conformazione degli attacchi motore (di tipo enduro e quindi con attacchi nella parte bassa) è stata abbandonata la possibilità di realizzare un telaio che supportasse direttamente il motore. Si è perciò adottata una soluzione con la culla (tipicamente del settore enduro-motocross) che realizzasse la chiusura della porzione inferiore del telaio.

13 L incollaggio Stress (MPa) Single lap and peeling tests modelling Sfruttando il know-how sviluppato in anni di esperienza nella sperimentazione e nella modellazione dell adesivo epossidico monocomponente LOCTITE 9514 è stata definita la metodologia di progettazione degli accoppiamenti incollati Experimental Numerical with more defined mesh Numerical Stroke (mm)

14 Telaio Modello FEM I singoli pezzi (pieni, estrusi, pannelli di schiuma, lamiere, perni ecc.) sono sati modellati separatamente a partire dal CAD 3D. Sono poi stati definiti degli algoritmi di contatto (66 differenti set di contatto) tra tutti i componenti Nel caso dei componenti incollati tra loro è stato utilizzato un algoritmo di contatto di tipo tiebreak in grado appunto di collegare i corpi in modo bidirezionale fintanto che non si raggiunge una condizione di cedimento basata su un semplice criterio tensione di trazione-tensione di taglio di tipo ellittico Il modello è stato sottoposto ad una serie di casi di carico e in particolare alla simulazione del test di omologazione del motociclo previsto dal regolamento: una trazione del telaio e del forcellone con un carico di 2000 N. In tutti i casi le tensioni nella struttura sono modeste

15 Vantaggi Da Mototecnica

16 Modello MB Sono stati realizzati alcuni modelli multibody del motociclo in ambiente ADAMS e VIRTUALAB. I modelli, nel quale sono state importate le reali geometrie della moto per riprodurre in modo preciso la corretta distribuzione di massa della moto, sono stati impiegati per la verifica del comportamento delle sospensioni e la valutazione degli effetti delle variazioni di assetto in rettilineo e in percorrenza di curva. Si è voluto verificare che il design delle sospensioni effettuato con semplici relazioni analitiche portasse nel funzionamento reale del motociclo ai risultati previsti. Studio della dinamica nel piano

17 Completano la realizzazione del motociclo: la forcella anteriore a steli rovesciati prodotta dalla Alcotech su specifiche del team; il sistema di raffreddamento realizzato in collaborazione con H2O Performance; il sistema di scarico sviluppato da Jollymoto; la carena, il serbatoio e le pedane sono quelle dell Honda RS125 da GP; i cerchi di derivazione Derby e le coperture Dunlop, l impianto frenante AJP sono stati forniti dall organizzazione nel kit insieme col motore; il sistema di acquisizione dati integrato nel cruscotto è stato fornito da MTA Corse mentre il sistema di iniezione elettronica per motori a 2T è stato sviluppato in con Dell Orto. Tutte le lavorazioni meccaniche e gli adattamenti dei componenti racing sono stati realizzati da EPAPower.

18 GRAZIE PER L ATTENZIONE POLITO

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32 Salone Internazionale del Motociclo -EICMA

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