L'insegnamento intende fornire i criteri di base per la progettazione ed il dimensionamento dei principali elementi delle macchine all'interno di sistemi meccanici. Le competenze acquisite di meccanica strutturale saranno applicate al dimensionamento di elementi base in condizioni statiche e di carichi variabili. In seguito si studieranno i principali elementi delle macchine per apprendere i criteri di scelta e di utilizzo dei componenti utilizzati per la costruzione di sistemi meccanici.
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:
L'insegnamento si compone di lezioni frontali con esercitazioni contestuali ed integrate, svolte dal docente titolare dell'insegnamento.
È poi prevista una parte pratica che consisterà nello sviluppo del progetto di un semplice sistema meccanico di cui dimensionare i vari componenti (tipicamente alberi, ruote dentate, supporti, etc.). Il progetto sarà da sviluppare in gruppi (3-4 studenti per gruppo) con modalità e procedure che verranno illustrate durante le lezioni. Gli esiti del lavoro di progetto sarnno illustrati mediante la stesura di una relazione tecnica che spieghi i dimensionamenti effettuati e le scelte progettuali adottate. Il progetto è obbligatorio ed è parte integrante della valutazione.
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. Resistenza statica dei materiali. Tensione ideale o equivalente. Criteri di resistenza per i materiali duttili. Criteri di resistenza per i materiali fragili (richiami) Concetto di rigidezza strutturale. Sistemi di rigidezze collegate in serie ed in parallelo. 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.
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
Appunti (dispense) del docente distribuiti mediante AulaWeb.
Testi di consultazione:
Ulteriore materiale didattico e multimediale, testi consultabili online, saranno suggeriti tramite la pagina dell'insegnamento in AulaWeb.
Ricevimento: Su appuntamento via Microsoft Teams oppure presso DIME Sezione Mec - Via all’Opera Pia 15/A - secondo piano. Per appuntamento inviare un'e-mail.
https://corsi.unige.it/corsi/8720/studenti-orario
ELEMENTI DI COSTRUZIONE DI MACCHINE
Esame con prova scritta consistente nella soluzione di 1-2 problemi di progettazione di un sistema meccanico, con la scelta e/o il dimensionamento di alcune parti/componenti (pratica) ed 1-2 domande sugli argomenti trattati a lezione (teoria). Entrambe le prove, pratica e teorica, dovranno essere sufficienti (punteggio di almeno punti 9/15). Al voto dello scritto ottenuto come somma delle valutazioni delle due componenti di pratica e teoria (fino ad un massimo di 15+15 punti) si sommerà la valutazione degli elaborati dell’esercitazione di progetto con punteggio ±3 punti. Punteggio complessivo maggiore o uguale a 32 può risultare nella votazione di 30 e lode.
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.
Gli esercizi proposti allo scritto saranno orientati a valutare la capacità di risolvere semplici problemi di meccanica delle strutture, con particolare riferimento ai componenti degli organi di macchina.
Le domande permetteranno di verificare la capacità di saper impostare semplici dimostrazioni matematiche, finalizzate all’individuazione delle formule di dimensionamento e di verifica dei medesimi, e la comprensione degli aspetti fisici e meccanici degli argomenti trattati.
