OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso fornisce agli allievi gli strumenti e le metodologie analitiche necessarie ad una corretta comprensione ed applicazione dei criteri di progettazione strutturale in campo statico dei principali organi meccanici

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'insegnamento intende fornire i criteri di base per la progettazione ed il dimensionamento dei principali elementi delle macchine che si possono trovare all'interno di sistemi meccanici. Nella prima parte del corso, si partirà dalle competenze acquisite di meccanica strutturale per applicarle al dimensionamento di elementi base (assi, alberi ed altri componenti semplici) in condizioni di carichi statici e di carichi variabili, ciclicamente o con altre leggi di variazione nel tempo. In seguito si studieranno i principali elementi delle macchine (ruote dentate, cuscinetti, collegamenti filettati, molle...) per comprenderne e imparare i criteri di scelta ed il loro corretto utilizzo per la costruzione di sistemi meccanici generali.

Al termine del corso gli studenti avranno le competenze per affrontare il progetto di un sistema meccanico in cui, partendo da input progettuali assegnati di tipo funzionale e prestazionale, si debbano combinare in maniera coerente ed armonica vari componenti strutturali in modo da prevenire possibili rotture ma assicurando un prodotto avente caratteristiche di manufatturabilità e costo adeguati.

PREREQUISITI

Per affrontare in maniera adeguata ed efficace il corso sono fondamentali le competenze di disegno meccanico (dall'insegnamento di disegno tecnico industriale),della meccanica strutturale (dall'insegnamento di meccanica delle strutture) e della meccanica applicata (dall'insegnamento di meccanica applicata alle macchine).

Il superamento dei relativi esami sebbene non formalmente richiesto è fortemente consigliato per la corretta comprensione dei contenuti dell'insegnamento.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento sarà erogato mediante lezioni in cui verranno illustrati i contenuti del corso supportati dall'ausilio di materiale grafico e multimediale illustrativo. I vari contenuti saranno spiegati mediante l'applicazione ad esempi pratici concreti anche con valorizzazione delle grandezze meccaniche coinvolte. 

Sarà proposto lo sviluppo di un progetto di un sistema meccanico semplificato in cui, tramite interazione con il docente, gli studenti potranno applicare le competenze man mano acquisite. Sarà richiesta la stesura di una relazione del progetto svolto con la realizzazione dei disegni tecnici costruttivi di alcuni degli elementi progettati.

Saranno organizzati un paio di seminari su altrettante tematiche offerti da esperti industriali a completamento dei contenuti illustrazioni nelle relative lezioni.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte prima: applicazione dei metodi della meccanica strutturale al dimensionamento di componenti meccanici

• Assi ed alberi: defininizioni, calcolo delle sollecitazioni agenti e verifiche statiche
• Effetto d'intaglio e concentrazione delle tensioni
• Fatica dei materiali: definizioni e concetti di base, aspetti microscopici e macroscopici, diagrammi di base, vita a fatica e resistenza a fatica, sollecitazioni multiassiali, verifiche di resistenza di sicurezza

Parte seconda: elementi costruttivi delle macchine

• Ruote dentate: richiami, definizioni, classificazione, normative, calcolo delle forze e delle tensioni agenti a flessione e per contatto, resistenza statica e a fatica (cenni), cenni alle tecnologie costruttive
• Sistemi di collegamento albero mozzo: tipologie e classificazione, metodi di base di calcolo e scelta
• Cuscinetti volventi: introduzione, classificazione, standardizzazioni, criteri di dimensionamento di base, montaggio dei cuscinetti
• Collegamenti filettati: definizioni, diagrammi di forzamento, serraggio delle viti, resistenza dei collegamenti, effetto di carichi esterni, prevenzione dello svitamento spontaneo
• Collegamenti non smontabili: saldature, cenni alle principali tecnologie, criteri di base di verifica; incollaggio strutturale, applicazioni e criteri di scelta degli adesivi

I contenuti saranno illustrati con esempi pratici ed applicati nello sviluppo del progetto di un semplice sistema meccanico inclusivo degli elementi costruttivi studiati.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Testi base:

• Shigley J.E., Budynas, R., Nisbett, J.; Progetto e Costruzione di Macchine, III edizione; McGraw Hill, 2014
• Juvinall, R.C., Marshek, K.M.; Fondamenti di Costruzione di Macchine, Città Studi Edizioni, 2017

Testi complementari per argomento:

• Rossetto, M.; Introduzione alla fatica dei materiali e dei componenti; Levrotto & Bella, Torino, 2000 
• Pilkey, W.D., Pilkey, D.F.; Peterson's stress concentration factors, John Wiley and Sons, Hoboken, 2008

Altri testi utili:

• Childs, P.R.N.; Mechanical Design, 2nd Edition; Elsevier, 2014
• Collins, J.A.; Failure of Materials in Mechanical Design, 2nd Edition; Wiley, 1993 
• Strozzi, R., Lezioni di Costruzione di Macchine, Pitagora, Bologna, 1998
• Suresh, S.; Fatigue of materials; Cambridge University Press, 1998
• Niemann, G., Winter, H.; Elementi di Macchine; Edizioni di Scienza e Tecnica, 1986
• Niemann, G., Winter, H., Höhn, B.; Manuale degli organi delle macchine; Tecniche Nuove, Milano, 2006
• Giovannozzi, R.; Costruzione di Macchine, vol. 1 & 2; Patron, 1980 (storico)
• Pighini, U.; Elementi Costruttivi delle Macchine; Edizioni Scientifiche Associate, 1980 (storico)