OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento fornisce conoscenze su: cinematica e dinamica dei meccanismi; flusso di potenza nei meccanismi; vibrazioni; bilanciamento; azionamenti a fluido; variatori; giunti; innesti; freni; norme fondamentali del disegno tecnico industriale

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Il corso fornisce agli studenti la capacità critica di interpretare ed analizzare i sistemi meccanici, evidenziandone le caratteristiche principali e cogliendone gli aspetti progettuali e di esercizio necessari per il loro corretto funzionamento. A tale scopo, il corso è ricco spunti per la modellazione dei sistemi meccanici. In particolare, il corso rende l’allievo in grado di svolgere un’analisi cinematica e dinamica dei sistemi multi-body e di progettare semplici sistemi meccanici destinati alle applicazioni industriali e non. A tale scopo, l’allievo viene introdotto a tematiche fondamentali per l’ingegneria meccanica quali la topologia, la cinematica e la dinamica dei meccanismi, la tribologia, la lubrificazione, i rendimenti, i flussi di potenza, le vibrazioni meccaniche, applicate a classici sistemi meccanici quali, ad esempio, gli organi di trasmissione, le ruote dentate, i freni, le camme, gli organi di sollevamento ed i giunti di trasmissione.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali in aula

PROGRAMMA/CONTENUTO

La meccanica applicata alle macchine: oggetto dello studio e aspetti trattatati

Classificazione delle macchine secondo le loro funzioni

Meccanismi e catene cinematiche

Definizione di meccanismi piani

Concetto di coppia cinematica (definizione di coppie inferiori e superiori)

Coppia rotoidale (con esempi)

Coppia prismatica (con esempi)

Coppia elicoidale (con esempi)

Coppia cilindrica (con esempi)

Coppia piana (con esempi)

Coppia sferica (con esempi)

Le coppie inferiori nei meccanismi piani (quali quelle possibili in questa tipologia di meccanismi)

Coppia superiore a camma (discutere i gradi di libertà casi puro rotolamento e strisciamento)

Tabella di sintesi sulle coppie per meccanismi piani (tipo della coppia, n° vincoli e n° gradi di libertà)

Topologia di una catena cinematica

Coppie multiple (coppia su cui insistono tre corpi): definizione

Equazione di Gruebler per i meccanismi piani (giustificare i termini e discutere con esempi)

Esercizi da risolvere sull’applicazione dell’equazione di Gruebler nel caso di meccanismi piani

Forze di contatto: discutere aspetti di geometria del contatto e del tipo di moto relativo tra i corpi

Attrito radente: il modello di Coulomb, attrito statico e dinamico (discutere con esempi)

Attrito viscoso e resistenza fluidodinamica in regime turbolento

Resistenze al rotolamento

Rullo trainato (discutere l’equilibrio statico)

Rullo motore (discutere l’equilibrio statico)

Analisi cinematica di posizione di un quadrilatero articolato (scrivere le equazioni di chiusura)

Analisi cinematica di posizione di un meccanismo biella-manovella (scrivere le equazioni di chiusura ed esplicitare la posizione del pattino)

Esercizi di analisi cinematica di velocità di meccanismi piani da risolvere con metodi grafici

Statica dei meccanismi: equilibrio di un corpo soggetto a 2 forze, corpo soggetto a 3 forze (costruzione grafica e giustificare)

Esempi di biella caricata solo agli estremi nei meccanismi (considerazioni sulle reazioni agli estremi)

Esercizi di analisi statica di meccanismi piani da risolvere con metodi grafici

Qualità della trasmissione: angolo di pressione e angolo di trasmissione (discutere con esempi)

Guadagno meccanico (discutere con esempi)

Dinamica dei sistemi meccanici: problema diretto e problema inverso

Teorema dell’energia cinetica ed equazione di bilancio delle potenze

Definizione di rendimento (ipotesi di applicabilità) e di regime di moto

Rendimento meccanismi in serie (calcolo espressione e considerazioni sul flusso di energia meccanica)

Rendimento meccanismi in parallelo (calcolo espressione e considerazioni flusso energia meccanica)

Meccanismi irreversibili (calcolo della condizione di irreversibilità)

Sistema motore-trasmissione-utilizzatore (rotanti) con accoppiamento diretto: discutere il modello dinamico

Sistema motore-trasmissione-utilizzatore (rotanti): equivalenza dinamica, riduzione al motore (nei casi h=1 e h<1): riportare un esempio e discuterlo

Sistema motore-trasmissione-utilizzatore (rotanti): equivalenza dinamica, riduzione all’utilizzatore (nei casi h=1 e h<1) : riportare un esempio e discuterlo

Sistema motore-trasmissione-utilizzatore: equivalenza dinamica con motore rotante e carico traslante (nei casi h=1 e h<1) : riportare un esempio e discuterlo

Caratteristiche statiche motori e carichi (riportare qualche esempio)

Vibrazioni libere sistemi massa molla e smorzatore: ricavare l’equazione del moto e discuterla (senza soluzione analitica), concetto di pulsazione naturale e di fattore di smorzamento: riportare un esempio per determinate condizioni iniziali (soluzione grafica) al variare del fattore di smorzamento (maggiore/minore/uguale al livello critico)

Vibrazioni forzate sistemi massa molla e smorzatore: ricavare l’equazione del moto e discuterla (senza soluzione analitica), discutere il grafico del fattore di amplificazione dinamica spostamenti (tracciare la famiglia di curve al variare del fattore di smorzamento, concetto di risonanza

Ruote dentate normali (terminologia e definizioni: meccanismi con ruote lisce equivalenti)

Ruote dentate cilindriche a denti dritti: concetto di evolvente e proprietà delle ruote dentate ad evolvente (costanza del rapporto di trasmissione)

Ruote dentate: retta dei contatti, retta di trasmissione, angolo di pressione

Squilibrio nei rotori: definizione di squilibrio statico e dinamico

Descrizione del modello di rotore di Jeffcott (concetto di velocità critica)

Modalità di realizzazione delle coppie cinematiche (particolare riferimento alla coppia rotoidale)

Lubrificazione idrodinamica, ipotesi di Reynolds

Andamento della pressione in un pattino piano di lunghezza infinita (tracciare grafico e giustificare)

Coppie rotoidali lubrificate: tipologia e condizione di equilibrio statico del perno in presenza di carico

Viscosità di un olio industriale: la classificazione SAE

Rotismi ordinari

Rotismi epicicloidali, formula di Willis (cenni)

Trasmissioni a cinghia

Trasmissioni a catena

Giunto di Cardano

Giunti omocinetici

Meccanismi a camma

Variatori di velocità

Innesti (elencare le tipologie)

Innesto di una frizione assiale a disco (scrivere le equazioni e discutere la dinamica della fase di innesto con grafico delle velocità angolari)

Innesti oleodinamici (cenni)

Freni a pattino e a tamburo

Freni a nastro e a disco

Funi e paranchi (generalità): spiegare la taglia semplice

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Materiale disponibile su aulaweb