PROGETTAZIONE ANALITICA E VALIDAZIONE FEM DI UN RIDUTTORE DI VELOCITÀ CON RINVIO ORTOGONALE

Il presente lavoro di tesi riguarda la progettazione meccanica e la validazione strutturale di un riduttore di velocità a stadi multipli con rinvio ortogonale, dimensionato per una potenza nominale di 100 kW. L’obiettivo principale dell'elaborato è l'integrazione tra le metodologie di calcolo analitico classico e le moderne tecniche di simulazione numerica per l'ottimizzazione di componenti meccanici critici.Nella prima fase dello studio, è stato eseguito il dimensionamento analitico dell’intera catena cinematica. Partendo dalle specifiche di progetto, sono state definite le geometrie delle coppie di ingranaggi (conici e cilindrici con modulo m=5), degli alberi di trasmissione e la selezione dei sistemi di supporto iperstatici, utilizzando l'acciaio da bonifica 42CrMo4 come materiale di riferimento per i componenti sollecitati.La seconda fase si è focalizzata sulla validazione mediante Analisi agli Elementi Finiti (FEM) dell'albero di rinvio intermedio. Tale componente, caratterizzato da una configurazione iperstatica su tre appoggi, è stato modellato in ambiente CAD e sottoposto a carichi flessionali, assiali e torsionali (coppia massima di 1.136.821 Nmm).L'analisi numerica ha permesso di individuare criticità tensionali non rilevabili analiticamente in corrispondenza dei raccordi di spallamento. Attraverso un processo iterativo di ottimizzazione geometrica, il raggio di raccordo è stato incrementato da 1 mm a 3 mm, permettendo una riduzione della tensione equivalente di Von Mises da 364,9 MPa a 321,2 MPa. Questo intervento ha portato il fattore di sicurezza statico al valore di 2,02, garantendo un’elevata affidabilità strutturale e una migliore resistenza a fatica.Il lavoro dimostra come l'approccio integrato CAD-FEM sia indispensabile nella moderna progettazione meccanica per convalidare le scelte teoriche e affinare la geometria dei componenti, garantendo prestazioni ottimali in condizioni operative gravose.