Studente: Antonio De Vincentiis

(matricola 1003069)

Indice:

1 Prodotto Modellato

2 Strategia di Modellazione

3 Descrizione delle difficoltà incontrate e delle soluzioni individuate

4 Descrizione dell'utilizzo del Motion

Prodotto modellato

Nella maggior parte dei casi, l’alimentazione dei motori a combustione interna, viene effettuata con sistemi di apertura e chiusura di valvole a fungo. Le valvole regolano l'entrata della miscela aria-benzina e l’uscita dei gas di scarico dalla camera di combustione.

I metodi di apertura e chiusura delle valvole sono diversi, di solito i costruttori di propulsori usano una camma per aprire e una molla per chiudere. Un altro sistema usato è la distribuzione desmodromica, un sistema meccanico che apre la valvola con una camma, ma a chiuderla non è una molla ma un altro meccanismo rigido di solito simile a quello che la apre.

Ho modellato un sistema desmodromico ispirandomi a uno dei tanti usati. Sono partito da un’immagine e da essa ho estrapolato i pezzi essenziali per il giusto funzionamento del meccanismo.

E’ un sistema quattro valvole per cilindro, due di aspirazione e due di scarico. Doppio albero a camme in testa.

Come detto prima mi sono solo ispirato in quanto tutti i pezzi li ho quotati io e li ho personalizzati in base ad altre foto prese sui giornali e a soluzioni prese in vista dei comandi presenti nel programma per assemblare i vari pezzi.

Il risultato è il seguente.

Cenni sulla distribuzione desmodromica:

La parola desmodromico deriva dai vocaboli greci "desmos" e "dromos", che rispettivamente significano "costringere, obbligare" e "corsa, percorso". Nella meccanica viene usata per citare meccanismi che dispongono sia di un comando per attivarli in un senso sia di un apposito comando per attivarli nell'altro.

Generalmente con la parola "desmodromico" si intende un dispositivo per il richiamo delle valvole evitando le tradizionali molle. Quelle usate non servono per richiamare le valvole ma per far mantenere il contatto tra il “bilanciere di richiamo” e gli altri organi.
In passato si era avuto un vasto interesse intorno a questo principio e sono da ricordare applicazioni nel campo della Formula1 e altre vetture di serie. Le vibrazioni e altre caratteristiche hanno portato ad abbandonare questa strada da molti costruttori.
Attualmente è una peculiarità della Ducati che rende uniche le sue moto proprio dal fatto di utilizzare questa soluzione.

La realizzazione della distribuzione desmodromica richiede un apposito meccanismo per il richiamo delle valvole che è composto da una camma supplementare (il negativo della camma di azionamento) e da un bilanciere che richiama la valvola.

Strategia di modellazione

Sono partito dal modellare la valvola a fungo adatta per una testata da 500cc con alesaggio e corsa rispettivamente 95 e 70,5 mm (dati della Ducati 999). Con queste informazioni sono risalito al diametro di apertura e all’altezza della valvola modellata con opportune protrusioni, raccordi e scavi di rivoluzione.

Il secondo passo è stato quello di creare gli alberi a camme, sagomati in base ai tempi di apertura delle valvole e all’alzata delle stesse (9 mm).

Trattandosi di una superbike, ho preso un grafico di distribuzione “spinto” con un angolo di incrocio di 35°(in verde). Le valvole di aspirazione rimangono aperte per 230° di manovella. L’apertura corrisponde a 115° dell’ albero a camme che ruota ad un mezzo della velocità angolare dell’albero di manovella;

stessa considerazione per le valvole di scarico.

Da questa distribuzione deriva il fatto che i due alberi a camme sono speculari. Per la realizzazione non sono riuscito a fare la copia speculare di feature delle camme di richiamo e le ho dovute rimodellare.

I bilancieri li ho sagomati in base agli ingombri sia statici che dinamici. In particolare i bilancieri di richiamo sono molto simili. Ho realizzato le protrusioni su piani creati da me e in seguito ho modellato il secondo bilanciere spostando i vari piani e fori.

Gli altri elementi li ho cercati tra quelli unificati: la puleggia e la linguetta partendo dal diametro dell’albero, e infine gli anelli da 5 e 10 (mm) per montare il tutto.

Per realizzare i denti della puleggia per cinghie dentate, ho eseguito uno scavo della forma di un dente sulla circonferenza primitiva e in seguito con una matrice radiale ho campito l’intera circonferenza.

La molla l’ho modellata in base al bilanciere di richiamo con il quale va accoppiato e in base all’alberino dove va infilata. Ho cominciato modellando l’elica con l’apposito comando; agli estremi ho fatto delle protrusioni lineari e le curve con la protrusione di rivoluzione su 90°.

Ho aggiunto al disegno delle bronzine dove scorrono le valvole, in vista della simulazione nell’ambiente motion.

Descrizione delle difficoltà incontrate e delle soluzioni individuate

Le difficoltà sostanziali sono nate in fase di assemblaggio: mi occorrevano numerosi punti per dare le posizioni e non riuscivo a controllare le giuste distanze tra i vari pezzi. Questo problema è sorto in quanto non avevo alcuna base su cui cominciare a montare i vari pezzi. In certi casi, come per l’alberino con i bilancieri di comando che tocca quattro superfici puntiformi, sarebbe stato eccessivamente difficile posizionarlo correttamente senza l’ausilio di una base.

Per ovviare a ciò ho realizzato una sorta di testata avente quattro fori per il giusto posizionamento e la giusta angolatura delle valvole.

Un’altra soluzione per il montaggio è stata quella di montare prima gli accessori sulla valvola e poi l’assieme sulla base.

In seguito ho modificato la base aggiungendo un fianco con dei fori di riferimento, rispetto a loro ho allineato gli alberi a camme e le aste dei bilancieri.

Un altro motivo per il quale ho modellato una base è in vista della simulazione al motion dove è essenziale avere una parte vincolata a terra.

Un’altra difficoltà, sempre nell’ambiente assembly, l’ho avuta nel posizionare le camme in maniera tangente ai bilancieri che poi ho risolto ma la posizione era garantita solo per porzioni di camma. Io ho usato la versione 10, che rispetto alla 14 ha meno funzioni, ad esempio nella v14 c’è un comando per posizionare la camma, tangente lungo tutta la superficie di essa, inoltre il comando inserisci ha qualche variante, io ho dovuto utilizzare gli offset.

Descrizione dell'utilizzo del Motion

Ho realizzato la simulazione al motion di una parte del modello, precisamente delle due valvole di aspirazione.

Come detto prima mi sono servito di una base vincolata a terra. A questa ho legato i vincoli “rigirati” all’albero a camme e ai due alberini dove sono montate le bielle. Le valvole sono state legate alle bronzine con dei vincoli cilindrici.

Questa applicazione: il Simply Motion è presente nel solid edge ma le sue funzioni sono veramente limitate e vanno bene solo per organi semplici o organi che si muovono secondo certi vincoli.

La Dynamic designer motion offre il pacchetto Motion Professional , la quale sostituisce il simply motion e colma tutte le sue lacune.

Con questa applicazione è possibile controllare spostamenti, velocità e accelerazioni, misurarle e visualizzarle in grafici; è possibile far collidere i vari pezzi e quindi far funzionare camme e ruote dentate, attribuirgli masse e inerzie.

Con il simply motion non sono riuscito a realizzate al meglio il giusto funzionamento, appunto per il fatto di non poter far collidere i pezzi. Per ovviare a ciò ho dato un moto a tutti i vincoli: rotazione secondo un moto armonico sui bilancieri, rotazione sull’albero a camme e spostamento armonico delle valvole.

La seguente immagine animata rappresenta il giusto funzionamento del meccanismo desmodromico (l'immagine è anche un link al video).