Ingegneria Meccanica - Costruzione di macchine 1
Costruzione di macchine 1

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Codice identificativo insegnamento: 083442
Programma sintetico: Nella prima parte del corso vengono introdotti i concetti fondamentali della schematizzazione degli organi meccanici (assi, alberi, ingranaggi, cuscinetti, telai, giunti, molle, ecc.) per lo studio dell'equilibrio e del calcolo delle reazioni vincolari, delle azioni interne, degli sforzi e delle deformazioni, in base al legame elastico lineare, nonche' della deformabilita' delle strutture. Verranno trattati i sistemi isostatici e semplici sistemi iperstatici, con particolare attenzione all'analisi cinematica dei sistemi. Successivamente il corso ha come obiettivo l'impostazione del dimensionamento e verifica dei piu' elementari componenti e organi delle macchine. A questo scopo e' illustrato il comportamento meccanico dei materiali utilizzati in campo ingegneristico sollecitati staticamente e a fatica, sono quindi evidenziati i coefficienti che tengono conto della presenza di intagli (coefficiente di sovrasollecitazione teorico, Kt, sperimentale, Ks, e di fatica, Kf) nei componenti reali. Lo stato di sforzo e di deformazione nel piano e' studiato per determinare le sollecitazioni e le direzioni principali o in una prefissata direzione. Infine sono illustrati i principali criteri di resistenza statici e a fatica per materiali duttili e fragili.

Descrizione funzionale dei più comuni elementi di macchine: Descrizione dei più comuni elementi di macchine e sistemi meccanici (ruote, assi, alberi, ingranaggi, cuscinetti, telai, molle, etc),con riferimento alle funzioni da loro sostenute ed alle aspettative di esercizio.
Analisi cinematica:richiami di calcolo vettoriale, gradi di libertà e di vincolo, classificazione dei sistemi (ipostatici, isostatici, iperstatici); schematizzazione delle situazioni reali con particolare riferimento ad assi, alberi e cuscinetti; cinematica delle strutture, valutazione della labilità.
Statica:Forze e sistemi di forze, momenti, reazioni vincolari, condizioni di equilibrio (aspetti concettuali ed applicativi con riferimento agli elementi delle macchine); applicazioni relative ad alberi, assi, supporti.
Azioni interne:Diagrammi delle azioni interne (azione assiale, taglio, flessione, torsione) in strutture isostatiche a geometria piana, con carichi applicati anche fuori piano.
Sforzi e deformazioni, legame elastico lineare: Geometria delle aree; i casi di De Saint Venant: azione assiale, flessione retta, taglio, torsione in componenti a sezione circolare.
Calcoli di deformabilità degli elementi di macchine: Metodo della linea elastica, con introduzione al calcolo delle reazioni iperstatiche; applicazione a elementi di macchine e strutture.
Analisi dello stato di sforzo piano:Definizione delle sollecitazioni principali. Cerchi di Mohr. Determinazione delle sollecitazioni principali a partire da stati di sforzo generici piani e viceversa. Determinazione dello stato di sforzo in sezioni di elementi di macchine caricati anche fuori dal proprio piano.
Sollecitazioni limite:curve sforzo-deformazione per materiali duttili e fragili e determinazione delle condizioni limite di resistenza a trazione. Definizione della sollecitazione ammissibile e del coefficiente di sicurezza.
Effetto di intaglio:definizione del coefficiente di sovrasollecitazione teorico, Kt, e di quello sperimentale, Ks, per materiali fragili e duttili e del coefficiente di intaglio a fatica, Kf.
Verifica di resistenza statica:verifica di resistenza per stati di sforzo semplici e multiassiali. I principali criteri di resistenza statica per materiali duttili e fragili.
Verifica di resistenza a fatica: aspetti fenomenologici, aspetti storico-sociali rilevanti. Comportamento del materiale sottoposto a sollecitazioni cicliche, diagramma di Whöler e definizione del limite di fatica. La fatica nei componenti e in stati di sollecitazioni generici: il diagramma di Haigh. Fatica in stato di sollecitazione multiassiale: il criterio di Gough e Pollard per sollecitazioni flesso-torsionali.
Applicazioni:esempi di progetto e verifica di elementi di macchine e applicazione alla progettazione di un albero su supporti semplici.

Temi d'esame con soluzioni:

 

Per altri esercizi e temi d'esame fare riferimento ai corsi paralleli di ingegneria energetica: meccanica dei solidi e di ingegneria aerospaziale: fondamenti di meccanica strutturale.