DIMENSIONAMENTO, OTTIMIZZAZIONE E RAPPRESENTAZIONE DELL’ALBERO A GOMITI DI UN AUTOVEICOLO, TRAMITE ANALISI FEM

Mechanics of Materials and Mechanical Design was selected as the reference subject for this thesis, which focuses on the modeling and optimization of a crankshaft. Specifically, the study is based on the three-cylinder Volkswagen Polo 4 (9N3)—the 1.2-liter, 60 hp (47 kW) version. Using initial data regarding power, engine speed, and piston pressure, the crankshaft was first sized, accounting for the connecting rod and main bearing journals. Subsequently, a 3D model was created using software such as Inventor, and analyses were performed to assess acting stresses and identify areas subject to varying degrees of fatigue. These findings were confirmed through Finite Element Analysis (FEA), which allowed for the discretization of the component under study. Finally, the work concluded with a proposed optimization concept for the crankshaft, incorporating specific modifications aimed at enhancing its performance.

È stata scelta Meccanica dei Materiali e Progettazione Meccanica come materia di riferimento per il lavoro di tesi, che verterà sulla rappresentazione e ottimizzazione di un Albero a gomiti. In particolare, si è fatto riferimento all’autoveicolo tre cilindri Volkswagen Polo 4 (9N3), edizione 1.2 con 60 CV, 47 kW. Utilizzando i dati di partenza sulla Potenza, numero di giri e pressione agente dal pistone, è stato svolto, in principio, il dimensionamento dell’albero tre cilindri, considerando la presenza dei perni di biella e di banco. Successivamente è stato possibile rappresentarlo su elementi di modellazione 3D, come il software Inventor e si è proceduto ad eseguire analisi sulle sollecitazioni agenti e individuare le zone più o meno sottoposte a fatica. Ciò viene così confermato dall’analisi agli Elementi Finiti, FEM, con il quale è possibile andare a discretizzare l’elemento sotto oggetto di studio. Infine, si è concluso il lavoro ipotizzando un’idea di ottimizzazione dell’albero a gomiti e apportando le opportune variazioni, con l’obiettivo di rendere più efficienti le prestazioni dell’albero.