00687 - MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE

Scheda insegnamento

SDGs

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.

Istruzione di qualità Industria, innovazione e infrastrutture

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente sa applicare le conoscenze di base acquisite per l'analisi funzionale delle macchine e dei meccanismi, con particolare riguardo ai problemi di tribologia, cinematica, cinetostatica e dinamica.

Programma/Contenuti

1. Composizione dei meccanismi.

Macchine e loro classificazione. Macchina e meccanismo. Elementi cinematici e coppie cinematiche. Gradi di libertà di un meccanismo nel piano e nello spazio. Applicazione della formula di Grubler: esempi e limiti.

2. Richiami di cinematica del corpo rigido.

Cinematica del punto nel piano. Cinematica del corpo rigido nel piano. Centro di istantanea rotazione. Teorema di Kennedy-Aronhold e suoi corollari. Accelerazione dei punti di un corpo rigido nel piano.

3. Analisi cinematica di meccanismi.

Modello cinematico. Analisi e sintesi. I sistemi articolati piani. Meccanismi in catena aperta e catena chiusa. Il manipolatore piano R-R. Analisi cinematica per via grafica e per via analitica del manovellismo di spinta, del quadrilatero articolato e di meccanismi piani in genere. Singolarità. Coefficienti di velocità e accelerazione.

4. Richiami di statica e dinamica.

Le equazioni cardinali della Statica. Diagrammi di corpo libero. Principio di sovrapposizione degli effetti. Metodi diretti grafici ed analitici per l’analisi statica. Metodi energetici: il principio dei lavori virtuali (PLV). Azioni di inerzia risultanti in un corpo rigido. Energia cinetica di un corpo rigido. Equazioni della dinamica: principio di d’Alembert; equazione dei lavori.

5. Forze agenti sulle macchine. Rendimento.

Forze di contatto. Coefficiente di attrito. Definizione di rendimento. Rendimento di macchine in serie e in parallelo. Moto retrogrado. Rendimento nel moto retrogrado. Leggi che governano l'attrito di strisciamento. Attrito di strisciamento in condizioni di lubrificazione limite. Valori del coefficiente di attrito. L'usura e l'ipotesi del Reye. Attrito di rotolamento. Applicazioni di elementi rotolanti. Trasporto con rulli.

6. Analisi statica di meccanismi.

Reazioni vincolari nelle coppie cinematiche elementari. Analisi statica grafica e analitica di meccanismi piani. Analisi statica di meccanismi piani con il PLV. L'attrito nelle coppie cinematiche. Coppia prismatica, piano inclinato, coppia rotoidale, coppia elicoidale. Comportamento delle ruote nella locomozione. Analisi statica di meccanismi piani con attrito (per via grafica).

7. Componenti ed organi delle macchine.

Ingranaggi: profili ad evolvente; proporzionamento della dentatura; rapporto di trasmissione; cenni sulla fabbricazione delle ruote dentate; ingranaggi cilindrici a denti dritti ed elicoidali; forze trasmesse; ruote dentate coniche; ingranaggio a vite e ruota a denti elicoidali; rotismi ordinari ed epicicloidali. 

Applicazioni degli organi flessibili: puleggia fissa e puleggia mobile; paranchi; trasmissione del moto mediante cinghie piatte e trapezoidali; freni a nastro.

Freni ed innesti: la coppia rotoidale di spinta; freni e innesti a frizione a dischi e conici; freno a ceppi.

8. Dinamica della macchina alternativa.

Masse di sostituzione. Azioni di inerzia nel manovellismo di spinta. Analisi cinetostatica del manovellismo di spinta. Compensazione delle forze di inerzia. Equilibramento della macchina monocilindrica e pluricilindrica.

9. Dinamica degli impianti.

Regime periodico. Grado di irregolarità. Calcolo del momento d'inerzia del volano.

10. Vibrazioni meccaniche.

Sistemi vibranti e loro modellazione. Vibrazioni libere e forzate di un sistema vibrante smorzato ad un grado di libertà. Isolamento delle vibrazioni: eccitazione della massa; eccitazione della base (sismografo).

11. Cenni di Dinamica dei rotori.

Testi/Bibliografia

1. FUNAIOLI E., MAGGIORE A., MENEGHETTI U., Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine. Prima parte: Fondamenti di Meccanica delle Macchine, ed. Pàtron, Bologna.

2. Callegari M., Fanghella P., Pellicano F., Meccanica Applicata alle Macchine , CittàStudi, 2013.

3. Doughty S., Mechanics of Machines, John-Wiley & Sons, 1988.

4. C. E. Wilson, J. P. Sadler, Kinematics and dynamics of machinery, Prentice Hall, 2003.

5. Materiale integrativo (schemi e diapositive impiegati durante le lezioni).

Metodi didattici

Il corso è basato su lezioni frontali, durante le quali verranno trattati gli aspetti teorici degli argomenti in programma e saranno proposti esempi applicativi.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova finale d’esame è scritta e consiste nel risolvere problemi o rispondere a domande che mirano a verificare l’acquisizione delle conoscenze previste dal programma del corso e a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici:

  • conoscenza dei principi funzionali delle macchine e dei meccanismi;
  •  capacità di risolvere semplici problemi di cinematica, cinetostatica e dinamica di meccanismi piani.

Durante l’esame non è ammesso l’uso di libri o appunti. Su espressa indicazione della commissione d’esame potrà essere ammesso l’uso di una calcolatrice.

La prova scritta ha una durata di due ore e verte su tre problemi o domande, a ciascuno dei quali viene attribuito un punteggio massimo di 11.

La capacità dello studente nel risolvere i problemi proposti o nell’articolare ed esporre correttamente le risposte alle domande, costituisce il metro di giudizio per l'attribuzione del punteggio.

La prova d’esame risulta superata se si conseguono almeno 6 punti in ciascuna domanda o problema proposto.

Qualora il punteggio totale risulti maggiore di 30, il voto finale sarà “30 e lode”, ad avvalorare il particolare livello di approfondimento raggiunto nello studio.

In accordo con l’Art. 16 del vigente Regolamento Didattico di Ateneo, una valutazione negativa non comporta l'attribuzione di un voto. In caso di esito positivo il voto potrà essere rifiutato al più una sola volta.

Per gli studenti che nel proprio piano di studio hanno l’insegnamento “Meccanica delle Macchine e dei Materiali (Corso Integrato)”, il voto complessivo del Corso Integrato verrà verbalizzato una volta superate le prove di esame di “Comportamento meccanico dei materiali” e di “Meccanica Applicata alle Macchine”. Il voto complessivo verrà calcolato come media, arrotondata per eccesso, del voto delle due singole prove d’esame.

L’ordine in cui vengono superate le due prove d’esame è indifferente. I risultati delle due prove non scadono.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, PC, proiettore.

Il materiale didattico utilizzato a lezione (schemi e diapositive) è a disposizione su: https://iol.unibo.it

Link ad altre eventuali informazioni

http://diem1.ing.unibo.it/mechmach/rivola/

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Alessandro Rivola