Analisi del cinematismo di sterzo nei veicoli: l'angolo di Ackermann

This thesis aims to analyse the behaviour of the Ackermann steering principle in vehicles with front steering, with the aim of optimizing performance and reducing tire wear. More specifically, this research explains theoretical principles governing the kinematics of the steering system and the relationship between the steering angle of the front wheels and the turning radius. Moreover, geometric models were used to derive mathematical relationships that can accurately predict the Ackermann steering according to the vehicle specifications and the driving conditions. Finally, the behaviour of the Ackermann angle has been analysed considering all the external forces that act on the steering system, in particular on the tires, in order to understand how to preliminarily design the steering system in vehicles.

Il presente lavoro di tesi si propone di analizzare il comportamento dell’angolo di Ackermann nei veicoli con sterzo anteriore, per ottimizzarne la performance in curva e ridurre l'usura degli pneumatici. In particolare, vengono esaminati i principi teorici che governano la cinematica del sistema di sterzo e il rapporto tra l'angolo di sterzata delle ruote anteriori e il raggio di sterzata. Inoltre, attraverso l’uso di modelli geometrici, sono state ricavate delle relazioni matematiche in grado di prevedere in modo accurato l'angolo di Ackermann in funzione delle specifiche del veicolo e delle condizioni di guida. Infine, è stato esaminato il comportamento dell’angolo di Ackermann tenendo conto di tutte le forze esterne che agiscono sul sistema di sterzo e in particolare sugli pneumatici per capire come configurare un dimensionamento preliminare del sistema di sterzo nei veicoli.