Analisi sperimentale e teorica del comportamento vibrazionale dell'asse posteriore di un veicolo stradale di elevate prestazioni

In the present graduation thesis the vibrational behavior of the rear axle of an high-performance vehicle during the passing over a cleat is studied. The RuotaVia test rig, placed in the La.S.T. laboratory of the Politecnico di Milano has been modified in order to have both the wheels rotating. Thanks to the new system, the whole rear axle composed by a Multilink suspension and by an active differential has been tested. The new experimental data set has been compared with the results of previous research activity, where the differential was not working and therefore the left wheel was locked. From this comparison it was observed that the presence of the differential and the moving of the left wheel modifies the dynamic behavior of the entire axle, in particular on the left side of the axle. In the second part of this work a numerical multi-body model has been designed in order to reproduce the dynamic behavior of the rear axle during the passing over a cleat. The aim of this model was to explain the not perfect agreement between the experimental measurements obtained during the outdoor track tests and the indoor tests. This analysis showed that the differences were mainly caused by the presence of the vehicle body mass: in fact, during the track test, this mass can move vertically, longitudinally and laterally. instead, during the indoor test on the RuotaVia, it is rigidly fixed to the ground. By using the numerical model, it is evident the forces measured on the RuotaVia rig are very close with those present on the real vehicle; in particular the peak to peak error is estimated in about 10%.

In questo lavoro di tesi ci si è occupati dell’analisi sperimentale e teorica delle vibrazioni dell’intero assale posteriore di un veicolo ad elevate prestazioni durante il superamento di un ostacolo concentrato. Nella prima parte del lavoro è descritta la fase di progettazione e installazione di un dispositivo (Rolling Road) utilizzato per garantire la rotazione di entrambe le ruote sull’impianto Ruotavia. L’impianto modificato ha permesso di effettuare una campagna sperimentale sull’intero assale posteriore della vettura costituito da una sistema sospensione di tipo Multilink e un differenziale attivo. Successivamente le grandezze acquisite durante le prove sono state confrontate con quelle di una precedente campagna sperimentale in cui la ruota di sinistra risultava bloccata. Da questo confronto si è osservato che la presenza del differenziale e la movimentazione della ruota di sinistra hanno modificato il comportamento dinamico, soprattutto sul lato sinistro del sistema. Nella seconda parte del lavoro invece è stato studiato e messo a punto un modello numerico a corpi rigidi al fine di riprodurre il comportamento dinamico dell’assale posteriore durante il superamento dell’ostacolo. L’obiettivo di questo modello è stato quello di analizzare le differenze tra le grandezze misurate durante le prove outdoor della vettura con quelle ricavate sull’impianto RuotaVia. Quest’analisi ha permesso di concludere che le differenze sono dovute principalmente alla presenza della cassa della vettura: infatti nelle prove in pista tale massa è libera di muoversi, mentre nell’impianto RuotaVia questa è rigidamente collegata a terra. Tuttavia, grazie alle simulazioni completate con il modello, si è stimato che le forze misurate sulla RuotaVia sono molto simili a quelle presenti sulla vettura reale con un errore picco-picco massimo di circa il 10%.