UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II” FACOLTA’ DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica TESI DI LAUREA IN MECCANICA DELLE VIBRAZIONI “DINAMICA DEI MOTOCICLI: INFLUENZA DELLO SMORZATORE DI STERZO SUI MODI FUORI DAL PIANO LONGITUDINALE” Dipartimento di Ingegneria Meccanica per l’Energetica Relatore Candidato Ch.mo Prof. Sergio della Valle Emilia Pollasto Correlatore Matr. 043/3140 Dott. Ing. Giandomenico Di Massa A.A. 2004/2005

2. OBIETTIVI • Esaminare la stabilità dei modi di vibrare al di fuori del piano longitudinale • Stabilire l’andamento dello smorzamento di sterzo in funzione della velocità di avanzamento del motociclo • Esaminare le conseguenze sulla stabilità dei modi a seguito della variazione dello smorzamento, in particolare del modo wobble

3. Sistema meccanico motociclo Schematizzato mediante due corpi rigidi Gradi di libertà • yo, ordinata del punto A; • , angolo d’imbardata; • , angolo di rollio; • , angolo di sterzo. Telaio anteriore Telaio posteriore

4. Modi di vibrare “out of plane” Modo CAPSIZE Modo WEAVE

5. Modo WOBBLE Si manifesta attraverso oscillazioni dell’avantreno attorno all’asse di sterzo, anche se la velocità del veicolo non è elevata. I valori riscontrabili usualmente per le frequenze variano da 4 Hz, nel caso di motocicli pesanti, a 9 Hz, nel caso di motocicli leggeri.

6. Schema analisi di stabilità Dalla risoluzione del problema degli autovalori si ottiene:

7. Analisi di stabilità lineare per il motociclo di Sharp Il Capsize è instabile sin da subito.Il Weave diviene instabile intorno ai 35 m/s.Il Wobble è instabile a partire dai 42 m/s. Autovalori complessi e coniugati

8. Per ridurre il wobble: • Aumentare l’inerzia dell’avantreno • Diminuire l’avancorsa • Spostare indietro il baricentro • Adottare un ammortizzatore di sterzo

9. Analisi di stabilità per lo scooterScarabeo 150 cc Aprilia Logica del contenimento dei costi Ragioni costruttive NON E’ PRESENTE SUGLI SCOOTER L’AMMORTIZZATORE DI STERZO PER: VANTAGGIO AMMORTIZZATORE DI STERZO contenere particolari oscillazioni del motociclo, implicando un ovvio miglioramento sulla stabilità del veicolo.

10. Smorzatore di sterzo Particelle di materiali sensibili ai campi magnetici (dell’ordine del micron), disperse in un opportuno liquido; Consistenza simile a quella degli oli per motore. MR –FLUIDS Possibilità di deformarsi e mutare di consistenza, alterando in maniera reversibile il comportamento reologico; Valore della pressione massima variabile quando esposti all’azione di un campo magnetico. Alla presenza di un campo magnetico, le particelle sospese acquisiscono un momento di dipolo che si allinea con il campo esterno, portando le particelle a formare catene lineari parallele al campo Semplice e rapida risposta all’interfaccia tra controlli elettronici e sistemi meccanici.

11. Andamento dello smorzamento di sterzo in funzione della velocità di avanzamento V Andamento pressione massima in funzione dell’intensità del campo magnetico H Andamento lineare crescente dello smorzamento con la velocità d’avanzamento del motociclo

12. CASI STUDIATI • Nessuna massa aggiunta; • Massa del pilota (70 kg) Hp = 1050; bp = 250; • Massa del bauletto Hi = 900; bi = - 450; • m1 = 5 kg, carico minimo; • m2 = 10 kg, carico massimo; • Massa del passeggero (70 kg ); Hpass = 1050; bpass = 0.

13. Caso 1.

14. Caso 2. Aumento della velocità per la quale il weave ed il wobble diventano instabili.

15. Caso 3.I Maggiore instabilità per il capsize e aumento della stabilità per il weave.

16. Caso 3.II Velocità “critiche” inferiori.

17. Caso 4 La curva del wobble s’abbassa,Il weave è in pratica sempre stabile.

18. PROSPETTIVE FUTURE • Raffinare il modello utilizzato, sostituendo le masse aggiuntive puntiformi con una più idonea distribuzione di massa; • Revisione delle ipotesi semplificative del modello matematico fin qui utilizzato, per ottenerne uno maggiormente sofisticato; • Confronto con i risultati sperimentali mediante l’utilizzo del banco FSMDR.