Elementi Costruttivi Delle Macchine 2018/2019

ELEMENTI COSTRUTTIVI DELLE MACCHINE

(9 Crediti – II Semestre – Docente: Prof. Marco Evangelos Biancolini)

Obiettivi formativi e risultati di apprendimento attesi

OBIETTIVI FORMATIVI: L'obiettivo principale del corso è fornire le nozioni fondamentali per il dimensionamento degli organi delle macchine, analizzando le caratteristiche di resistenza dei materiali e le sollecitazioni agenti durante il loro funzionamento.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Il corso consentirà di inquadrare i metodi di base della progettazione meccanica (resistenza dei materiali, fatica, meccanica della frattura) e di apprenderne l'uso nella progettazione dei principali organi delle macchine con particolare riferimento alle trasmissioni di potenza. Lo studente sarà in grado di utilizzare gli strumenti fondamentali della meccanica del continuo semplificati e particolarizzati per lo studio degli elementi delle macchine quali assi, alberi, supporti, ruote dentate, molle e accessori. I concetti saranno introdotti in via teorica applicandoli successivamente ad esempi derivanti da applicazioni in campo progettuale.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Al termine del corso lo studente avrà acquisito le competenze necessarie per analizzare le problematiche di progettazione delle macchine, effettuare in autonomia le scelte progettuali, valutare le prestazioni strutturali che ne conseguono mediante gli strumenti tradizionali di analisi e sintesi della progettazione meccanica.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO: Durante il corso lo studente verrà calato in diversi scenari applicativi tipici della progettazione meccanica industriale con l'obbiettivo di individuare sia le prestazioni che i parametri di progetto e di come i principi di progettazione di base affrontati nel corso possano essere usati in modo appropriato e con approccio ingegneristico. Lo studente, grazie ai cenni relativi ai metodi più avanzati di progettazione, avrà già una visione parziale di come i principi di base e i metodi avanzati concorrano nelle attività di progettazione e ottimizzazione dei sistemi meccanici.

ABILITÀ COMUNICATIVE: Il corso pone particolare enfasi al ruolo internazionale del progettista meccanico. Il materiale didattico potrà essere utilizzato in modo intercambiabile usando le versioni in italiano ed in inglese dei testi. Lo studente consoliderà le competenze del disegno e della rappresentazione grafica dei sistemi affrontati.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Oltre agli strumenti tradizionali (libri di testo, appunti e dispense) lo studente avrà modo di partecipare a seminari su temi specifici (metodi di ottimizzazione, progettazione avanzata di cuscinetti a rotolamento) svolti in aula da esperti industriali del settore. Questo consentirà di avvicinarsi a realtà e linguaggi diversi rispetto a quelli abituali.

Prerequisiti

Il corso di Elementi Costruttivi delle Macchine richiede buone conoscenza di base sul calcolo delle sollecitazioni e sul funzionamento dei meccanismi e conoscenze più avanzate specifiche della progettazione meccanica. Le conoscenze di base sono quelle che lo studente acquisisce nei corsi di  Disegno di macchine, Scienza delle Costruzioni e Meccanica Applicata alle Macchine. Le conoscenze più avanzate sul calcolo dei sistemi meccanici sono quelle acquisite nel corso di Fondamenti Di Progettazione Meccanica.  

Programma

Gli argomenti principali trattati durante il corso sono indicati qui di seguito:

1. Nozioni di base: Comportamento meccanico dei materiali per le sollecitazioni statiche. Richiami di teoria della trave e in generale di meccanica del continuo. Sollecitazioni di contatto. Travi curve. Concentrazioni di tensione.
2. Meccanica dei materiali: Sollecitazioni di fatica: definizioni, evoluzione delle rotture per fatica, diagrammi di resistenza, effetto di forma, parametri che influenzano la resistenza di fatica. Cumulo di fatica e conteggio dei cicli. Fatica oligociclica. Fatica superficiale. Meccanica della frattura: nozioni fondamentali; meccanica della frattura lineare elastica; estensione alle piccole plasticizzazioni. Legge di Paris e connessione tra meccanica della frattura e fatica.  
3. Progetto degli elementi costruttivi delle macchine: elementi monodimensionali (perni, assi alberi); vibrazioni flessionali e torsionali. Supporti: cuscinetti volventi (tipologia, calcolo a durata, lubrificazione); cuscinetti a strisciamento. Ruote dentate: morfologia, problemi cinematici e costruttivi per le ruote dentate cilindriche per assi paralleli. Forze scambiate da ingranaggi a denti dritti e a denti elicoidali. Meccanismi di cedimento delle ruote dentate. Verifiche a flessione e pitting con metodi di base (Lewis e Buckingham) e avanzati (normativa AGMA). Verifica termica e verifica al grippaggio. Correzione dei profili; strisciamenti. Generalità sulla progettazione dell molle: caso delle molle elicoidali e delle molle a balestra.

Modalità di valutazione

Prova scritta

Prova orale

Descrizione delle modalità e dei criteri di verifica dell’apprendimento

L'esame di Elementi Costruttivi delle Macchine prevede le seguenti prove:

• Prova scritta di 5 esercizi da svolgere in un tempo di 3 ore.
• Prova orale di 3 quesiti sugli argomenti del corso.

Testi adottati

R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Machine Component Design, J.Wiley & Sons

• Appunti integrativi presenti sul portale Didattica WEB.

Bibliografia di riferimento

C. Brutti, Introduzione alla progettazione meccanica, Levrotto&Bella, Torino.

R. G. Budynas, J.K. Nisbett, Shigley Progetto e Costruzione di Macchine, McGraw-Hill 

Modalità di svolgimento

Modalità in presenza

Descrizione della modalità di svolgimento e metodi didattici adottati

Il corso si articola in lezioni frontali ed esercitazioni. Durante le lezioni frontali svolte dal docente alla lavagna e/o con l'ausilio del laptop e del proiettore, vengono presentati gli argomenti del corso. Le esercitazioni mirano all'uso pratico degli strumenti di calcolo acquisiti e vengono svolte dal docente e dai collaboratori alla lavagna con l'ausilio della calcolatrice tascabile.

Modalità di frequenza

Frequenza obbligatoria  

Descrizione della modalità di frequenza

I crediti formativi vengono acquisiti dagli studenti durante le ore di lezione frontale con il docente, durante le esercitazioni con i collaboratori del docente e mediante lo studio individuale mirato agli argomenti di base e allo svolgimento degli esercizi indicati dal docente.