95960 - FONDAMENTI DI MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE T-2

Conoscenze e abilità da conseguire

Alla fine del corso, lo studente acquisisce gli strumenti di base per la comprensione del funzionamento, della realizzazione e del dimensionamento dei principali elementi di macchina. In particolare, lo studente: - è in grado di leggere un disegno meccanico; - conosce le basi della tecnologia meccanica, della meccanica dei materiali e della scienza delle costruzioni; - conosce nuovi componenti delle trasmissioni meccaniche e gli elementi di base della meccanica degli azionamenti.

Contenuti

Elementi di Disegno Tecnico Industriale

Introduzione. Tipi di linee. Metodi di proiezione e viste. Sezioni. Convenzioni notevoli di rappresentazione

Quotatura. Finalità e caratteristiche. Linee di riferimento e di misura; frecce. Norme ed esempi. Metodi di scrittura delle quote. Sistemi di quotatura. Scelta del sistema di quotatura in base al tipo ed alla finalità del disegno.

Tolleranze dimensionali. Errori dimensionali e geometrici. Quote funzionali. Aggiustaggio. Dimensione nominale; dimensioni limite (massima e minima); scostamenti (superiore e inferiore). Tolleranza dimensionale. Alberi e fori. Gioco e interferenza. Indicazione della tolleranza

Rappresentazioni particolari. Filettature e organi filettati. Quotatura. Sistemi antisvitamento. Organi unificati. Linguette e chiavette. Anelli di sicurezza/d'arresto (Seeger), ghiere, rosette. Organi unificati. Accoppiamenti scanalati. Ruote dentate.

Rugosità superficiale. Misura e calcolo. Rappresentazione su disegno. Relazione con il tipo di lavorazione. Rugosità consigliate e costi.

Elementi di meccanica dei materiali

Caratteristiche meccaniche: elasticità e plasticità, fragilità.

Sollecitazioni e tensioni. Stato interno di sollecitazione. Stato tensionale in un punto. Tensore e teorema di Cauchy. Tensioni normali e tangenziali. Equazioni indefinite di equilibrio. Tensioni e direzioni principali.

Deformazioni. Campo locale di spostamento. Affinità Componenti della trasformazione Tensore di deformazione e direzioni principali. Equazioni di congruenza. Significato fisico delle componenti. Legame costitutivo. Equazioni di legame. Corpo elastico, lineare, isotropo. Costanti elastiche e significato fisico. Problema dell'equilibrio elastico

Metodo di de Saint-Venant. Ipotesi del problema di de Saint-Venant. Trazione o compressione. Tensioni e deformazioni. Prova di trazione e importanza. Curve tipiche e caratteristiche. Flessione: flessione retta; asse neutro; tensioni e deformazioni; flessione deviata; tensioni e deformazioni. Torsione: tensioni e deformazioni nel caso con sezione circolare; cenni al caso generico. Taglio: tensioni (metodo approssimato); sezione rettangolare e circolare. Generalizzazione del problema di de Saint-Venant alle travi tecniche

Calcolo delle azioni interne in un albero di trasmissione.

Elementi di tecnologia meccanica

Durezza superficiale. Prova di durezza Brinell. Prova di durezza Rockwell. Prova di durezza Vickers; microdurezza. Vantaggi e svantaggi delle prove

Classificazione dei materiali. Ghisa. Produzione: altoforno, coke. Ghisa: grigia lamellare; grigia sferoidale; bianca; malleabile. a cuore bianco e a cuore nero

Acciaio. Produzione. Convertitore Bessemer. Forno Martin-Siemens. Forno elettrico ad arco. Processo LD. Leganti principali (Cr, Mn, Ni, Si) e loro effetti; elementi dannosi; tenori minimi dei leganti. Designazione. Principali trattamenti termici.

Alluminio, rame, magnesio, titanio e loro leghe. Caratteristiche. Effetti dei leganti. Designazione.

Materiali non metallici. Materie plastiche. Materiali ceramici. Materiali compositi

Fonderia. Fondibilità delle leghe metalliche. Forma e formatura; staffe; modelli e anime. Estraibilità e sformatura. Compensazione del ritiro. Colata. Canali di colata. Materozze. Soffiature. Tirate d'aria. Fusione in conchiglia. Pressofusione. Microfusione

Lavorazioni plastiche a caldo e a freddo. Duttilità, malleabilità, plasticità. Forgiatura (pressa e maglio). Laminazione. Lingotti e colata continua. Treni di laminazione. Estrusione. Trafilatura. Lavorazione della lamiera.

Lavorazioni con asportazione di truciolo. Cenni sulla formazione del truciolo; angoli e parametri di taglio. Moto di taglio, avanzamento, registrazione. Scelta delle macchine utensili. Macchine a moto di taglio rotatorio (caratteristiche, tipologie, utensili, movimenti, lavorazioni): tornio; fresatrice; trapano (sensitivo, automatico, radiale); alesatrice. Macchine a moto di taglio rettilineo (caratteristiche, tipologie, utensili, movimenti, lavorazioni): limatrice; guida di Fairbairn; stozzatrice; piallatrice; brocciatrice. La rettifica. Controlli numerici

La saldatura. Materiale base e da apporto. Protezione da ossigeno e scorie. Saldature autogene per fusione: ad arco elettrico; con elettrodo rivestito; MIG; MAG; TIG; a gas; al laser. Saldature autogene per pressione. Brasature. Tipi di giunto. Rappresentazione nei disegni

Cicli di lavorazione. Descrizione e generalità. Posizionamento e riferimento. Fissaggio. Guide. Attrezzature. Esempi di cicli di lavorazione. Cartellino. Foglio analisi operazione

Azionamenti Meccanici

Cuscinetti volventi. Generalità. Montaggio. Tipologie. Capacità di carico e durata dei cuscinetti volventi. Calcolo della durata base: carico equivalente; esempi. Esempi di montaggio. Scelta dei cuscinetti. Rappresentazione convenzionale dei cuscinetti volventi nei disegni tecnici

Guide lineari a sfere e a rulli. Viti a ricircolazione di sfere. Viti a rulli. Moto traslatorio lineare. Modellazione cinetoelastodinamica

Giunti. Generalità sulle trasmissioni. Collegamenti permanenti tra alberi. Disassamenti e moti relativi. Tipi di disallineamento. Classificazione dei giunti. Scelta del giunto. Giunti rigidi. Giunti deformabili torsionalmente rigidi. Giunti deformabili torsionalmente cedevoli. Giunti mobili. Oscillazioni torsionali del giunto di Cardano. Effetti secondari nei giunti omocinetici

Innesti. Descrizione e classificazione. Innesti ad accoppiamento di forma. Innesti ad attrito: caratteristiche. Frizioni piane.

Ruote libere. Descrizione e classificazione. Ruote libere ad arpionismo. Ruote libere ad attrito

Meccanismi intermittori. Soluzioni alternative per moti intermittenti. Caratteristiche dei moti intermittenti. Croce di Malta. Intermittori a camme.

Giunto idraulico. Descrizione e funzionamento. Rapporto di trasmissione. Scorrimento. Rendimento e potenza dissipata. Coppia e potenza trasmessa dall'innesto. Vantaggi

Freni: generalità. Descrizione e classificazione. Tipi di comando. Freni meccanici. Freni a ganasce. Freni ad espansione. Freni a nastro. Freni a disco. Scelta e verifica del freno: parametri progettuali utili

Frenatura. Equazione del moto dell'albero. Condizioni di frenatura efficace. Calcolo approssimato di: tempo di frenata; decelerazione; spazio di arresto; potenza ed energia dissipata. Esempio di calcolo della frenatura di un impianto

Sintesi di meccanismi

Generalità. Catalogazione dei sistemi articolati piani. Classificazione del quadrilatero articolato. QA: Analisi di posizione e spazio delle configurazioni. QA: Analisi di velocità e rapporto di trasmissione. QA: Spazio delle configurazioni e rapporto di trasmissione. QA come generatore di funzione: primo esempio di sintesi

Meccanismi di ritorno rapido. Meccanismi con indugio.

Curve di biella

Guide per moto rettilineo: guide esatte; guide approssimate

Sintesi del QA in base al moto di un punto di biella: metodo analitico; metodi grafici; teorema di Roberts. Metodi numerici di ottimizzazione

Principio dei lavori virtuali

Definizioni preliminari. Il Principio delle Reazioni Vincolari; esempi. Il teorema delle forze vive per sistemi vincolati. Il Teorema dei Lavori Virtuali (PLV); esempio.

Confronto tra equazioni cardinali della statica e equazione simbolica della statica. Esercizio: la pala meccanica

Il PLV applicato a sistemi multi g.d.l.; esempi. Il PLV in presenza di attrito. Calcolo delle reazioni vincolari mediante il PLV. Esempi.

Testi/Bibliografia

Riferimenti a testi di supporto verranno forniti all'interno delle slides del corso.

Metodi didattici

Il corso consta principalmente di lezioni frontali ed esercitazioni. Dove possibile, i problemi presentati in forma teorica verranno affrontati anche in forma numerica, utilizzando il software di calcolo scientifico Matlab. Se possibile, è prevista una visita presso il Laboratorio di Meccanica della Scuola.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame prevede uns scritto con domande di teoria ed esercizi. La prova avrà una durata orientativa di 2 ore.

E' possible integrare il voto dello scritto con un orale facoltativo, nel quale verranno presentate e discusse una serie di esercitazioni in Matlab sulle tematiche viste a lezione.

Strumenti a supporto della didattica

il materiale di supporto alla didattica (appunti, slides, esercizi svolti,... ) verrà reso disponibile sulla pagina https://virtuale.unibo.it del corso.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Michele Conconi