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 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.

La frequenza alle lezioni frontali e alle esercitazioni guidate e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

• apprendere gli aspetti generali della Costruzione di macchine
• ricondurre organi di macchine e strutture attraverso opportuna semplificazione a modelli di base già noti dalla meccanica dei solidi
• acquisire la modalità di calcolo di tali elementi quando sottoposti a carichi statici e dinamici
• individuare le criticità strutturali degli organi di macchine e delineare accorgimenti costruttivi per evitarle o almeno ridurle
• padroneggiare l’uso delle caratteristiche meccaniche dei materiali maggiormente utilizzati in ambito meccanico e strutturale, facendo ricorso sia all’uso di data base pre-esistenti sia all’interpretazione di risultati sperimentali, sia a metodi semplificati convalidati anche a livello normativo
• comprendere l’attendibilità dei risultati ottenuti con metodologie di calcolo convenzionali, essenzialmente analitiche semplificate, ma non semplificative 

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni contestuali ed integrate, svolte dai docenti titolari del corso.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte I – Criteri di progettazione strutturale

Progettazione per la resistenza statica. Stato di tensione e stato di deformazione nei solidi, problemi piani di tensione e di deformazione, teoria delle travi (richiami).

Concetto di rigidezza strutturale. Sistemi di rigidezze collegate in serie ed in parallelo. 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 l’instabilità elastica. Carico di punta. Carico euleriano nelle travi compresse. Metodo χ.

Parte II – Progettazione degli organi meccanici

Assi ed alberi.

Recipienti e tubazioni, tubi cilindrici sottili. Recipienti sferici. Recipienti per alte pressioni.

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

Collegamenti smontabili e viti di manovra: filettature e giunzioni bullonate. Viti di manovra (cenni).

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, altre tipologie.

Organi per la trasmissione di potenza: Ruote dentate.

Supporti degli organi rotanti: Cuscinetti volventi..

Parte III – Elementi di disegno e progettazione di prodotto

Processo di progettazione. Progetto concettuale. Progetto costruttivo. Scelta di tolleranze di lavorazione, tolleranze dimensionali, accoppiamenti, finitura superficiale.

Terminologia e regole di base per il disegno tecnico industriale con la simbologia appropriata ad indicare filettature, ruote dentate, cuscinetti, ecc. Modalità di montaggio/smontaggio dei componenti nell'ottica di agevolarne assemblaggio (DFA) ma anche facilitarne l'ispezione e la manutenzione.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Appunti (dispense) dei docenti.

Testi di consultazione:

• R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fondamenti di costruzione di macchine, Città Studi, Torino, 2017
• R. G. Budynas, J.K. Nisbett, Shigley Progetto e Costruzione di Macchine, McGraw-Hill, Milano, 2014
• G. Niemann, H. Winter, B.R. Höhn, Manuale degli Organi delle Macchine, Tecniche Nuove, Milano, 2006
• E. Chirone, S. Tornincasa, Disegno tecnico industriale, Ed. Il Capitello, Torino, 2011