Analisi Dinamica di un Assale Anteriore per Trattrici Agricole e dei suoi organi di trasmissione: Approccio Multibody

The objective of this thesis is to analyze the dynamic behavior of the front axle and transmission components of an agricultural tractor, starting from experimental data provided by the client and utilizing the multibody simulation software Simcenter 3D Motion. Agricultural tractors operate under particularly heavy-duty conditions, characterized by uneven terrain, variable loads, and dynamic stresses that significantly influence the durability and efficiency of mechanical components. In this context, understanding the forces and movements acting on the front axle and its transmission organs is fundamental to optimizing design, reducing failures, and improving overall vehicle performance. The work is structured into several phases. First, an overview of agricultural tractor operation and the importance of front axles in ensuring stability and traction is presented. Subsequently, the experimental data obtained from tests conducted by the client are analyzed, representing the starting point for numerical modeling. These data include information on operating conditions, applied forces, and kinematic parameters recorded during real machine operation; therefore, they are treated as sensitive data. The core phase of the project consists of creating a multibody model of the front axle and its main components, with particular focus on the transmission organs. Using Simcenter 3D Motion, constraints, connections, and material properties were defined to faithfully reproduce the system's dynamic behavior. The model allows for the simulation of stresses and movements occurring during real operating conditions, enabling the identification of critical areas and the most highly stressed components. The simulation results were compared with experimental data to validate the model and ensure the reliability of the analysis. The simulations highlighted how the forces transmitted through the transmission components vary as a function of load conditions and terrain characteristics, affecting the service life of the components and the need for maintenance interventions. In conclusion, this work demonstrates the effectiveness of the multibody simulation-based approach for analyzing and predicting the dynamic behavior of complex systems. The integration of experimental data and numerical modeling provides valuable insights for design, reducing costs and increasing the reliability of agricultural machinery. Future developments could include extending the analysis to other vehicle parts and company products, integrating fatigue models, and utilizing optimization techniques to further enhance performance.

L’obiettivo di questa tesi è analizzare il comportamento dinamico dell’assale anteriore e degli organi di trasmissione di una trattrice agricola, partendo dai dati sperimentali forniti dal cliente e utilizzando il software di simulazione multibody Simcenter 3D Motion. Le trattrici agricole operano in condizioni di lavoro particolarmente gravose, caratterizzate da terreni irregolari, carichi variabili e sollecitazioni dinamiche che influenzano in modo significativo la durabilità e l’efficienza dei componenti meccanici. In questo contesto, comprendere le forze e i movimenti che agiscono sull’assale anteriore e sui suoi organi di trasmissione è fondamentale per ottimizzare la progettazione, ridurre i guasti e migliorare le prestazioni complessive del veicolo. Il lavoro si articola in diverse fasi. In primo luogo, viene presentata una panoramica sul funzionamento delle trattrici agricole e sull’importanza degli assali anteriori nel garantire stabilità e trazione. Successivamente, si analizzano i dati sperimentali ottenuti dal test condotto dal cliente, che rappresentano il punto di partenza per la modellazione numerica. Questi dati includono informazioni sulle condizioni operative, le forze applicate e i parametri cinematici rilevati durante il funzionamento reale della macchina, per questo sono considerati dati sensibili. La fase centrale del progetto consiste nella creazione di un modello multibody dell’assale anteriore e dei suoi componenti principali, con particolare attenzione agli organi di trasmissione. Utilizzando Simcenter 3D Motion, sono stati definiti i vincoli, le connessioni e le proprietà dei materiali, al fine di riprodurre fedelmente il comportamento dinamico del sistema. Il modello consente di simulare le sollecitazioni e i movimenti che si verificano durante le condizioni operative reali, permettendo di identificare le zone critiche e i componenti maggiormente sollecitati. I risultati ottenuti dalle simulazioni sono stati confrontati con i dati sperimentali per validare il modello e garantire l’affidabilità delle analisi. Le simulazioni hanno evidenziato come le forze trasmesse attraverso gli organi di trasmissione varino in funzione delle condizioni di carico e delle caratteristiche del terreno, influenzando la vita utile dei componenti e la necessità di interventi di manutenzione. In conclusione, il lavoro dimostra l’efficacia dell’approccio basato sulla simulazione multibody per analizzare e prevedere il comportamento dinamico di sistemi complessi. L’integrazione tra dati sperimentali e modellazione numerica consente di ottenere informazioni preziose per la progettazione, riducendo i costi e aumentando l’affidabilità delle macchine agricole. Gli sviluppi futuri potrebbero includere l’estensione dell’analisi ad altre parti del veicolo e prodotti dell’azienda, l’integrazione con modelli di fatica e l’utilizzo di tecniche di ottimizzazione per migliorare ulteriormente le prestazioni.