UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTA DI INGEGNERIA MECCANICA

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1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTA DI INGEGNERIA MECCANICA CORSO :DISEGNO ASSISTITO DAL CALCOLATORE PROF. F. CAPUTO ANNO ACCADEMICO 2003/2004 TESINA SULLA MODELLAZIONE AL CAD DI UN MOTORE A SCOPPIO A DUE TEMPI STUDENTI LUCA PALLADINO 43/3152 LUCIANO DELLA SELVA 43/3586

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3 COMPLESSIVO MOTORE

4 TESTATA Una volta realizzato il solido di base con una protrusione,è stata realizzata su di essa un altra protrusione per la realizzazione di una aletta;di essa viene eseguito un rapido pattern per ottenere tutte le altre. Poi si esegue uno scavo nelle alette per dar spazio alla protrusione dei tre elementi che servono di supporto per i prigionieri e i dadi M6. Stessa operazione viene eseguita per l elemento centrale per l alloggio della candela

5 CILINDRO La realizzazione del cilindro è stata eseguita partendo da una protrusione di un profilo di base come quello che giace sul monoblocco. Dopo sono stati eseguiti i fori passanti per l alloggio dei prigionieri ed il foro centrale per l alloggio del pistone. Inoltre è stata realizzata una protrusione per il posizionamento dello scarico. Per poi eseguire uno scavo che arrivasse fino al cilindro centrale. Per le alette,dopo averne costruita una con una protrusione normale,è stato facile eseguire un pattern della lavorazione ottenendo le 8 alette di raffreddamento.

6 PISTONE Il corpo del pistone è stato realizzato tramite la protrusione di rivoluzione di un profilo a semi-sezione. Una seconda protrusione, di traslazione però, è stata poi necessaria per consentire, a seguito di dovuto scavo, la creazione del foro di alloggiamento dello spinotto. Infine tramite altri quattro scavi è stata possibile la definizione rispettivamente di: 2 alloggi per molletta di blocco spinotto; asportazione di materiale nella parte bassa del corpo del pistone i cui spigoli verranno poi opportunamente raccordati; scavo simmetrico nel piano mediano del pistone ortogonale all asse del foro dello spinotto, necessario per l accoppiamento pistonebiella.

7 SPINOTTO PISTONE Lo spinotto del pistone è stato realizzato con una protrusione di rivoluzione completa di un profilo rettangolare intorno ad un asse distante da esso di una quota pari alla metà del valore del raggio interno. A seguito di tale operazione vengono quindi realizzati gli smussi ai bordi delle due basi.

8 MONOBLOCCO

9 MONOBLOCCO Tramite una serie di operazioni alternate di protrusione di traslazione e di scavi è possibile realizzare grossomodo il corpo del monoblocco. La conchiglia è stata fatta a mezzo di una protrusione di traslazione di un anello, con dovuto spessore, il cui raggio esterno è maggiore rispetto a quello dell anello centrale e non concentrico con quest ultimo. Le altezze di queste due protrusioni sono differenti: minore per l anello più interno; maggiore per quello più esterno. Tramite protrusione ancora si realizzano i rilievi della parte centrale che poi, a mezzo di scavo rappresenteranno le sedi del paraolio e del cuscinetto. Ulteriori protrusioni e scavi vengono a seguito realizzati per creare la parte del monoblocco che verrà poi accoppiata con il coperchio, necessaria a bloccare le portate dell albero del manovellismo e a consentire il montaggio del cilindro. Si creano poi i fori passanti per i perni (con la forma esagonale nella sola parte superiore lato volano) ed i fori filettati così come si evince dalla figura. Infine si effettuano i raccordi nelle diverse parti del corpo specie sui bordi delle superfici che vengono poi accoppiate (prendi esempio la parte che viene a contatto con il coperchio e con il cilindro).

10 COPERCHIO

11 COPERCHIO A partire da una protrusione di traslazione di assegnata altezza si definisce il profilo laterale del coperchio con il relativo spessore. Ci si pone poi su una delle due basi del solido così ottenuto e, a mezzo di un ulteriore protrusione, si crea la base del coperchio che verrà modellata sia internamente (per generare l alloggio del cuscinetto, gli scavi di forma, i fori passanti per la lubrificazione ed il semicilindro necessario per l accoppiamento con il cilindro insieme al monoblocco), che esternamente (per definirne la forma più prossima a quella reale) mediante successive operazioni di scavo. Si definiscono infine i fori passanti non filettati per i perni (necessari per il collegamento con il monoblocco) ed i raccordi sui diversi spigoli delle parti del corpo.

12 PRIGIONIERE Il prigioniere viene realizzato a mezzo della protrusione di un cerchio, di dovuto diametro, che si estende per l intera sua lunghezza. Si realizzano quindi gli smussi sui bordi delle due basi e le filettature ai due estremi del cilindretto con le relative estensioni.

13 CUSCINETTO Cuscinetto SKF UNI Il file part di questo elemento è stata scaricata da internet dal catalogo dei prodotti messi a disposizione ai visitatori del sito della azienda sopra citata.

14 VOLANO Il corpo del volano viene generato da una protrusione di rivoluzione di un profilo in semi-sezione che ruota intorno all asse del medesimo. Tramite uno scavo passante si realizza quindi il vuoto necessario all accoppiamento con l albero tramite linguetta la cui finalità è quella di evitare slittamenti rotazionali durante il moto. Quindi a mezzo di una protusione di traslazione si definisce il profilo di una singola aletta, che poi si estende sul pezzo nel numero giusto tramite una operazione di campitura rotazionale. Infine si pongono gli smussi sugli spigoli delle diverse parti del volano.

15 PARAOLIO Il paraolio viene semplicemente generato da una protrusione di rivoluzione, intorno all asse del medesimo, di un profilo in semi-sezione.

16 MANOVELLISMO DI SPINTA ROTATIVA

17 MANOVELLISMO DI SPINTA ROTATIVA FASCIA PISTONE La fascia del pistone è stata realizzata tramite una protrusione di traslazione di un anello non chiuso (i cui diametri interno ed esterno risultano essere gli stessi della fascia) per una altezza di valore pari allo spessore del corpo medesimo. MOLLETTA SPINOTTO A mezzo di una protrusione di rivoluzione di un cerchio di diametro pari allo spessore della molletta, viene realizzato il corpo circolare non completamente chiuso dell oggetto. Tramite successiva protrusione di traslazione poi, di altezza pari al diametro del cerchio sopra citato, vengono generati i due occhielli di base, in seguito forati tramite semplice operazione di scavo. BIELLA La biella presenta un piano mediano di simmetria, caratteristica questa che verrà sfruttata per la costruzione 3D. Infatti si esegue una protrusione di simmetria della sagoma del corpo che tenga già di per sé i fori del piede e della testa di biella. Dopodichè tramite successive operazioni di scavo si provvede a sagomare il protruso in modo da definirne una forma molto prossima a quella reale. Si raccordano e si smussano poi i diversi spigoli dell oggetto. Infine si creano mediante operazione di scavo i vuoti per la lubrificazione sul piede di biella come è possibile osservare dal relativo disegno. ALBERINO La funzione principale di questo alberino è quella di consentire il collegamento della biella (alla quale è collegato nel mediante l interposizione di un cuscinetto a rullini posto nel piede di biella) con i 2 diversi bilancieri presenti nel manovellismo. La creazione di questo oggetto è piuttosto semplice. Si realizza la protrusione di un cerchio di diametro pari al diametro dell alberino fino ad una altezza pari all altezza del medesimo. Tramite una successiva operazione di scavo si realizzano quindi i fori presenti sulle due basi e sempre su queste ultime si effettuano i raccordi.

18 BILANCIERE 1 Il bilanciere 1 viene realizzato tramite la protrusione di traslazione di una sua forma 2D, comprensiva di cerchi per i fori opportunamente disegnato su di un piano, protrusa per un valore pari allo spessore dello stesso oggetto. Si eseguono infine gli smussi sulla parte alta del bilanciere (prossima al foro dell alberino) e sulla parte bassa in direzione ad essa opposta. BILANCIERE 2 Le numerose simmetrie dell oggetto vengono in questo caso sfruttate per la costruzione dell oggetto. A mezzo della protrusione di traslazione di un profilo 2D del bilanciere (due cerchi con medesimo centro ma con raggi differenti e raccordati fra di loro) si realizza il corpo del bilanciere. Tramite una seconda protrusione generata a partire da una delle due basi, si realizza un cilindretto sporgente. Si creano poi, tramite operazioni di scavo, i 2 fori passanti presenti sul pezzo e le due asportazioni di materiale non passanti e simmetriche, di forma precedentemente definita. Infine si designano i raccordi sui diversi spigoli del corpo. ALBERO MOTORE 1 A partire dalla protrusione di un cerchio di diametro pari al più grande di quelli individuabili sull albero si genera un un primo cilindro di opportuna altezza. Con le medesime operazioni si realizzano altri 3 cilindri coassiali tra loro e con il primo, di differente diametro. Tramite una operazione di scavo viene quindi realizzata la sede sull albero della linguetta e sul cilindretto subito successivo (di diametro più piccolo) la filettatura su tutta l altezza. Si provvede alla fine di definire i relativi smussi e raccordi. ALBERO MOTORE 2 Per la realizzazione della parte terminale dell albero motore, si crea un cilindretto tramite protrusione di traslazione di un cerchio di altezza pari all altezza dell alberino stesso quindi tramite scavo si realizzano le asportazioni di materiale. Infine si raccordano gli spigoli sulle due basi.

19 PERNO - DADO ROSETTA PERNO Elemento unificato. A partire da un cono con apertura angolare pari a 60 e di altezza pari a 5 volte il valore dell altezza della testa del perno, si effettua uno scavo in negativo di un prisma a base esagonale il cui asse coincide con quello del cono. Tramite un successivo scavo ortogonale all asse del prisma si definisce l altezza voluta per la testa. Successivamente, a mezzo di altre due operazioni di protrusione di traslazione, si costruiscono i due cilindri posti uno di seguito all altro a partire dalla base della testa e coassiali con questa. Infine si realizza la filettatura di dovuta estensione, quindi lo smusso come si evince dalla figura. DADO Elemento unificato. La costruzione è simile a quella vista per la testa del perno, solo che in questo caso il prisma a base esagonale con lo smusso su una sola base presenta una altezza pari alla metà del valore dell altezza del dado in quanto l altra metà viene realizzata mediante una copia speculare. Quest ultima operazione si è resa necessaria per evitare una nuova costruzione con il cono per la realizzazione dello smusso sull altra base. Infine si esegue l operazione di filettatura passante su tutta l altezza. RONDELLA Elemento unificato. La si crea mediante una protrusione di traslazione di un anello i cui diametri interno ed esterno sono proprio pari a quelli voluti dalla rondella stessa.

20 ASSEMBLAGGIO ALBERO MOTORE L assieme albero motore è solitamente composto da un unico pezzo e la biella da due in modo da garantire l assemblaggio facilmente. Nel caso di motori di piccola cilindrata l albero è composto da più pezzi,che vanno accoppiati tra di loro con tolleranze di interferenza molto elevate in modo tale da garantire la trasmissione del momento torcente agli altri organi. Ovviamente l accoppiamento non può avvenire a mano ma si esegue con strumenti di precisione e con elevate temperature. SEQUENZA DI ASSEMBLAGGIO: Il primo elemento dell assemblaggio è tra il foro centrale del bilanciere 4 e l albero primario 5 con una tolleranza dimensionale sui diametri H7/u6,quindi riscaldando ad una temperatura di circa 130 C il bilanciere, raffreddando l albero e con l ausilio di una pressa avviene l accoppiamento garantendo la coassialità tra albero e foro facendo sì che la faccia piana dell albero sia planare alla faccia posteriore del bilanciere. Nell altro foro del bilanciere 4 si inserisce lo spinotto 3 con le stesse modalità sopraelencate,anche qui una tolleranza dimensionale sui diametri con elevata interferenza (H7/s6).

21 E il momento di assemblare la biella, ma prima di essa sullo spinotto 3 va inserito il primo rasamenti 7 (gioco),poi il cuscinetto a rulli e infine accoppiare la biella sul cuscinetto a rulli SKF. Poi sullo spinotto va inserito l altro rasamento 7. Infine si accoppia il foro del bilanciere 2 con lo spinotto (anche qui H7/s6),e per ultimo va inserito nel foro centrale del bilanciere 2 l alberino 1 con tolleranza sui diametri (H7/u6).

22 MOTION Per il complessivo abbiamo realizzato anche un video motion.infatti aprendo il file complessivo.asm ed entrando nell ambiente motion si può vedere come funziona il motore. Per realizzare il motion abbiamo assegnato il moto rotatorio all albero motore con velocità angolare costante intorno all asse;il moto si trasferisce alla biella che a sua volta trascina lo spinotto del pistone e quindi fa muovere il pistone lungo il cilindro secondo un moto alternativo. In realtà è il pistone che dà il moto all albero,però il software non riconosce il moto alternato del pistone nel cilindro perché quando il pistone raggiunge il punto morto inf. l albero motore dovrebbe continuare a girare di qualche grado grazie alla conservazione di energia cinetica immagazzinata dal volano. Purtroppo il software non riconosce tutto ciò ma il risultato visivo del motion è lo stesso. E possibile aprire anche il FILE FILMATO.avi per una rapida visualizzazione del motion.