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COSTRUZIONE E DISEGNO DI MACCHINE

CODICE 65971
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU 9 cfu al 3° anno di 8720 INGEGNERIA MECCANICA (L-9) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/14
LINGUA Italiano
SEDE GENOVA (INGEGNERIA MECCANICA )
PERIODO 1° Semestre
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento si propone di fornire agli allievi gli strumenti e le metodologie per l'analisi e la progettazione strutturale per la resistenza statica, contro la frattura fragile e a fatica dei principali organi delle macchine e per il dimensionamento dinamico degli alberi. Inoltre l'insegnamento si propone l'illustrazione dei metodi che consentono all'Ingegnere di passare dall'idea al disegno esecutivo di un prodotto industriale, di fornire agli allievi le conoscenze necessarie per la classificazione, rappresentazione e scelta dei componenti di serie e di introdurre i fondamenti del disegno orientato alla integrazione della progettazione con la produzione

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento si propone di fornire agli allievi le conoscenze di base sui criteri di progettazione strutturale (progettazione per la resistenza statica, progettazione in presenza di scorrimento viscoso, progettazione contro la frattura fragile, progettazione a fatica ed a carico di punta) e sulle metodologie e gli strumenti disponibili per l’analisi e la progettazione strutturale dei principali organi meccanici.
Inoltre l’insegnamento si propone di introdurre l’allievo alla progettazione di prodotto, con particolare riferimento alla scelta degli elementi costruttivi ed al processo di progettazione e di montaggio, tenendo in conto le principali implicazioni sulla sicurezza, la produzione, il costo, e lo smaltimento. I risultati dell'apprendimento, conseguiti al termine delle lezioni, dovranno emergere nello svolgimento della prova d'esame (parte scritta), nel corso della quale lo studente dovrà dimostrare di saper impostare semplici problemi di progettazione/verifica strutturale e di saper ottenere i relativi risultati numerici sufficientemente corretti (nei limiti di una ragionevole soglia tecnica di approssimazione).

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni contestuali ed integrate, svolte tutte dal docente titolare del corso

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte I – Fondamenti della Costruzione di macchine

Meccanica dei solidi e delle strutture

Stato di tensione e stato di deformazione nei solidi (richiami). Problemi speciali di meccanica dei solidi. Problemi piani di tensione e di deformazione. Problemi assialsimmetrici.  Problemi speciali di meccanica delle strutture. Teoria delle travi (richiami).  Materiali da costruzione convenzionali e non convenzionali (richiami e cenni).

 

Parte II – Criteri di progettazione strutturale

Progettazione per la resistenza statica

Concetto di rigidezza strutturale. Sistemi di rigidezze collegate in serie ed in parallelo. Deformazioni iniziali di origine termica e deformazioni iniziali dovute ad interferenze di montaggio. Resistenza statica dei materiali. Tensione ideale o equivalente. Criteri di resistenza per i materiali duttili. Criteri di resistenza per i materiali fragili. Condizione di sicurezza per la resistenza statica: tensione limite, fattore di sicurezza, tensione ammissibile, margine di sicurezza. Concentrazione delle tensioni. Intagli e loro effetto. Fattore teorico e fattore sperimentale di concentrazione delle tensioni. Condizione di sicurezza per la resistenza statica in presenza di intagli.

Progettazione a fatica

La fatica nei materiali metallici. Fatica ad alto numero di cicli. Curve di Wöhler.  Influenza della tensione media. Intagli e loro influenza. Fattore dimensionale. Fattore superficiale. Condizione di sicurezza per sollecitazioni ad ampiezza costante. Condizione di sicurezza per sollecitazioni ad ampiezza variabile.  Danneggiamento cumulato.

Progettazione contro la frattura di schianto

Frattura fragile in presenza di difetti tipo cricche. Meccanica della frattura lineare elastica (MFLE).  Fattore di intensificazione delle tensioni. Zona plasticizzata all’apice delle cricche. Tenacità a frattura. Condizione di sicurezza secondo i criteri della MFLE. Propagazione delle cricche per fatica (cenni).

Progettazione in presenza di scorrimento viscoso (creep)

Scorrimento viscoso nei materiali metallici. Prova di scorrimento viscoso. Parametro di Larson Miller. Condizione di sicurezza in presenza di scorrimento viscoso.

Progettazione contro l’instabilità elastica

Carico di punta. Carico euleriano nelle travi compresse. Metodo χ .

 

Parte III – Progettazione degli organi meccanici

Recipienti e tubazioni

Recipienti e tubi cilindrici. Recipienti sferici. Recipienti per alte pressioni.

Dischi rotanti

Dischi rotanti di spessore costante. Tamburi rotanti. 

Collegamenti non smontabili

Saldature. Chiodature e rivettature. Incollaggi. Collegamenti forzati. Forzamento albero-mozzo.

 

Collegamenti smontabili e viti di manovra : Filettature. Viti di manovra. Giunzioni bullonate. 

Elementi per la trasmissione del moto tra organi coassiali :  Chiavette. Linguette. Spine.

Collegamenti elastici :  Molle ad elica. Molle a balestra. Molle a tazza. Molle ad anelli .

Organi per la trasmissione di potenza: Ruote dentate.

Cuscinetti :  Cuscinetti volventi. Principi della lubrificazione idrodinamica (cenni). Cuscinetti idrodinamici.

Organi per la trasformazione del moto : Alberi a gomito. Bielle.

 

Parte IV – Elementi di progettazione di prodotto

Processo di progettazione. Progetto concettuale. Progetto costruttivo. Scelta di  tolleranze di lavorazione,

tolleranze dimensionali, accoppiamenti, finitura superficiale.

Progettazione per la sicurezza, la produzione, il costo, il montaggio, lo smaltimento.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Testi di consultazione:

Appunti (dispense) del docente

R.C. Juvinall, K.M. Marshek , Fondamenti di costruzione di macchine, Città Studi, Torinio, 2017

R. G. Budynas, J.K. Nisbett, Shigley Progetto e Costruzione di Macchine, McGraw-Hill, Milano, 2014

De Paulis A., Manfredi E., Costruzione di macchine, Pearson Italia, Milano, 2012

Chirone, E., Tornincasa, S., Disegno tecnico industriale, Ed. Il Capitello - Torino, 2011

Medri G., Cenni di progettazione di prodotto, Liguori Editore, 2008

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ALESSANDRO REBORA (Presidente)

MARGHERITA MONTI

MASSIMILIANO AVALLE (Presidente Supplente)

LEZIONI

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni contestuali ed integrate, svolte tutte dal docente titolare del corso

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame con prova scritta ed orale contestuali. La prova scritta consiste nella soluzione di 1-2 esercizi. La prova orale consiste in 1-2 domande di teoria. La valutazione positiva della prova scritta è condizione necessaria per poter accedere alla prova orale.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Esame con prova scritta ed orale contestuali. La prova scritta consiste nella soluzione di 1-2 esercizi. La prova orale consiste in 1-2 domande di teoria. La valutazione positiva della prova scritta è condizione necessaria per poter accedere alla prova orale.

L’esame scritto valuterà la capacità di risolvere semplici problemi di meccanica delle strutture, con particolare riferimento ai componenti degli organi di macchina. L’esame orale permetterà di verificare la capacità di saper impostare semplici dimostrazioni matematiche, finalizzate all’individuazione delle formule di dimensionamento e di verifica dei medesimi. Il principale parametro di valutazione dell’esame scritto è la corrispondenza tra i valori numerici (fino alla terza cifra significativa) delle quantità da calcolare; quello dell’esame orale è la coerenza del ragionamento.

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
10/01/2022 09:00 GENOVA Orale
16/02/2022 09:00 GENOVA Orale
09/06/2022 09:00 GENOVA Orale
06/07/2022 09:00 GENOVA Orale
12/09/2022 09:00 GENOVA Orale

ALTRE INFORMAZIONI

Propedeuticità consigliata

- Meccanica dei solidi e delle strutture

- Disegno tecnico meccanico.