PRESENTAZIONE

L'insegnamento fornisce i principi fondamentali di progettazione degli elementi di macchine comunemente usati in campo meccanico.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento si propone di fornire agli allievi le metodologie e gli strumenti, analitici e numerici, per lo studio dello stato di tensione/deformazione nei solidi e nelle strutture ed i criteri di progettazione strutturale dei principali organi meccanici (per la resistenza statica, in presenza di scorrimento viscoso, contro la frattura fragile, a fatica e a carico di punta)

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo scopo è quello di introdurre lo studente alla Costruzione di macchine come filone della Meccanica che affronta problemi strutturali e di resistenza degli organi meccanici, concentrandosi sul progetto del singolo organo di macchina e fornendo solo cenni sulle scelte progettuali di una macchina nella sua interezza e nella sua sostenibilità.

La frequenza alle lezioni frontali, alle esercitazioni guidate (individuali e di gruppo) e lo studio individuale consentiranno allo studente di:

• ricondurre organi di macchine e strutture ai principi generali della Costruzione di macchine attraverso opportuna semplificazione a modelli di base già noti dalla meccanica dei solidi
• saper attribuire delle caratteristiche fisiche agli oggetti e/strutture analizzate
• risolvere esercizi legati agli aspetti generali della Costruzione di macchine
• calcolare 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
• analizzare le 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
• saper scegliere il materiale piú idoneo da utilizzare per l’applicazione sulla base degli aspetti generali della Costruzione di macchine
• valutare l’attendibilità dei risultati ottenuti con metodologie di calcolo convenzionali, essenzialmente analitiche semplificate, ma non semplificative 
• applicare i principi e metodi di analisi imparati ad elementi nuovi, non trattati dall'insegnamento
• comunicare efficacemente in forma scritta e orale utilizzando fonti e ausili di varia natura
• elaborare e valutare informazioni
• gestire le proprie interazioni sociali con atteggiamento collaborativo basato sulla comunicazione costruttiva

MODALITA' DIDATTICHE

Le lezioni frontali, organizzate anche secondo modalità flipped o altre forme di didattica attiva e interattiva, unitamente allo svolgimento di numerosi esercizi tratti dalla pratica ingegneristica, mettono particolare attenzione nel sottolineare le modalità di semplificazione di un oggetto reale in un modello opportuno, risolvibile per via analitica. Con la consultazione di opportuni diagrammi si evidenziano le criticità delle strutture, sia in campo statico sia dinamico, prendendo ad esempio anche risultati ottenuti da analisi numeriche su componenti non solo di tipo meccanico, ma anche navale, civile e biomedico. In questo modo si stimola la abilità di astrazione dal problema specifico per acquisire la capacità di estrapolazione a problemi mai affrontati. Tutti i diagrammi inerenti alle caratteristiche meccaniche dei materiali sono costruiti passo, passo, partendo da dati reali derivanti da prove sperimentali.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Parte I – Criteri di progettazione strutturale

Cenni di progettazione per la sostenibilità.Progettazione per la resistenza statica: Resistenza statica dei materiali. Tensione ideale. Criteri di resistenza per materiali duttili e fragili. Condizione di sicurezza per la resistenza statica: tensione limite, tensione ammissibile, fattore di sicurezza, margine di sicurezza. Concentrazione delle tensioni: intagli e loro effetto. Fattore teorico e sperimentale di concentrazione delle tensioni. Condizione di sicurezza in presenza di intagli. Effetto ombra.

Progettazione a fatica: Fatica nei materiali metallici. Fatica ad alto numero di cicli. Curve S-N sperimentali e semplificate. Influenza della tensione media. Intagli e loro influenza. Fattore dimensionale. Fattore superficiale. Condizioni di sicurezza per sollecitazioni sia ad ampiezza costante sia ad ampiezza variabile. Danneggiamento cumulato.

Progettazione contro l’instabilità elastica: Carico di punta.

Parte II: - Applicazione metodi progettuali ad elementi meccanici specifici

Assi ed alberi: dimensionamento statico e dinamico

Linguette: tipologie, designazione, verifica dimensionale

Chiavette: tipologie, designazione, verifica dimensionale

Spine: tipologie, designazione, verifica dimensionale

Profili scanalati: tipologie, designazione, verifica dimensionale

Collegamenti elastici: molle ad elica, molle a balestra, molle a tazza, molle ad anelli, altre tipologie.

Collegamenti smontabili e viti di manovra: filettature e giunzioni bullonate.

Giunzioni incollate.

Organi per la trasmissione di potenza: ruote dentate.

Supporti degli organi rotanti: cuscinetti volventi.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Libri adottati:

De Paulis A., Manfredi E., Costruzione di macchine: Criteri di base e applicazioni principali, Pearson Italia - Milano, 2012

Hibbeler R.C., Meccanica dei solidi e delle strutture: teoria ed applicazioni, Pearson Italia - Milano, 2010

Testi di consultazione:

Vergani L., Meccanica dei materiali, Mc-Graw Hill Companies, 2006

Nerli G., Costruzione di macchine, Noccioli Editore - Firenze, 2005

Shigley J.E., Progetto e costruzione di macchine, 2a ed., McGraw-Hill, 2009

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

Giudice F., La Rosa G., Risitano A, Product Design for the Environment, Routledge, 2006

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/corsi/8784/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame prevede una prova scritta ed una prova orale.

L'esame prevede la consegna di un elaborato entro il giorno della prova scritta e una prova scritta.

Esame con prova scritta consistente nella soluzione di problemi di progettazione di un sistema meccanico, con la scelta e/o il dimensionamento di alcune parti/componenti (pratica) ed domande sugli argomenti trattati a lezione (teoria). Entrambe le prove, pratica e teorica, dovranno essere sufficienti. Durante la prova è consentito solo l'uso della calcolatrice e di un formulario su foglio A4. I cellulari dovranno essere spenti

Al voto dello scritto ottenuto come somma delle valutazioni delle due componenti di pratica e teoria si sommerà la valutazione degli elaborati dell’esercitazione di progetto.

Si consigliano gli studenti con certificazione di DSA, di disabilità o di altri bisogni educativi speciali di contattare il docente all’inizio del corso per concordare modalità didattiche e d’esame che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali e forniscano idonei strumenti compensativi.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Con la prova scritta è valutata la capacità dello studente di:

• schematizzare un dispositivo riconducendo i suoi elementi a tipologie risolvibili con algoritmi (travi, lastre, ecc.)
• applicare i vincoli opportuni tra i vari elementi e tra essi e il telaio
• schematizzare i carichi agenti sulla struttura
• tracciare le caratteristiche di sollecitazione nei tratti specificati
• individuare le zone più sollecitate
• dimensionare i punti critici scegliendo il materiale adatto
• rappresentare in maniera non ambigua il dispositivo proposto, mantenendone le proporzioni, secondo il metodo europeo delle proiezioni ortogonali

La prova orale verte sugli argomenti trattati durante le lezioni frontali e ha lo scopo di valutare in che misura lo studente:

• ha assimilato un livello adeguato di conoscenze in merito alla normativa
• ha acquisito la capacità di affrontare con logica problemi che verranno posti nel corso della prova
• è in grado di illustrare teorie e risolvere problemi
• si esprime con chiarezza
• usa la terminologia appropriata
• utilizza un approccio metodologico orientato alla realizzabilità manifatturiera
• interpreta e formula prescrizioni e principi relativi alla descrizione di parti in maniera univoca, non ambigua e non ridondante

ALTRE INFORMAZIONI

Propedeuticità consigliate: Meccanica applicata alle Macchine, Disegno Tecnico Industriale.