Ingegneria Meccanica - Meccanica Applicata alle Macchine
Meccanica Applicata alle Macchine

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Codice identificativo insegnamento: 054828
Programma sintetico: Cinematica e dinamica dei sistemi di corpi rigidi nel piano con elementi di meccanica analitica. Forze scambiate tra solidi, attriti, resistenze di rotolamento. Forze di interazione fluido-solido, forze aerodinamiche, cenni sulla lubrificazione idrostatica e idrodinamica. Dinamica della macchina a un grado di liberta', curve caratteristiche del motore e dell'utilizzatore, la trasmissione, moto a regime, in transitorio e in regime periodico. Organi delle macchine per la trasmissione e la trasformazione del moto. Trasmissioni a ingranaggi: rotismi ordinari ed epicicloidali. Trasmissioni flessibili: cinghie, catene. Vibrazioni meccaniche di sistemi ad un grado di liberta' ed applicazioni.

Cinematica del corpo rigido e dei sistemi meccanici a corpi rigidi: Richiami di cinematica del punto. Il corpo rigido: il vincolo di rigidità - coordinate libere di un corpo rigido - atto di moto rigido piano. I vincoli più comuni e la loro descrizione cinematica (cerniera, appoggio, contatto, puro rotolamento...). Il teorema dei moti relativi nel piano. Calcolo del numero di gradi di libertà per sistemi di corpi rigidi nel piano. Il metodo dei numeri complessi per l’analisi cinematica di sistemi piani - catene cinematiche aperte e chiuse, equazione di chiusura. Applicazioni: cinematica del manovellismo ordinario centrato (approssimazioni del primo e secondo ordine), cinematica del manipolatore piano R-R, del quadrilatero articolato e del glifo.
Dinamica dei sistemi meccanici a corpi rigidi: Baricentro di un corpo e sue proprietà - Momento di inerzia di massa rispetto a un asse - Equilibrio dinamico dei sistemi di corpi rigidi: cinetostatica e dinamica dei sistemi meccanici piani. Campi di forze conservativi ed energia potenziale, teorema di conservazione dell’energia (bilancio delle potenze). Equazioni di Lagrange - Applicazioni al calcolo del moto di sistemi meccanici. Azioni mutue nei sistemi meccanici: Il contatto tra solidi, attrito statico, radente, contatto di rotolamento e resistenza al rotolamento, cenni al contatto elastico tra corpi in rotolamento. Usura nel contatto tra solidi (cenni). Azioni esercitate da un fluido su un solido, azioni fluidodinamiche in condizioni stazionarie.
Dinamica della macchina: Schema generale della macchina, caratteristica meccanica del motore e dell’utilizzatore. La trasmissione, rapporto di trasmissione e rendimento. Dinamica della macchina a regime e in moto vario Dinamica della macchina a regime periodico. Dinamica della macchina alternativa, equilibramento delle azioni di inerzia.
Organi delle macchine: Sistemi per la trasmissione e la trasformazione del moto: trasmissioni a ingranaggi, a cinghia, a catena. Treni di ingranaggi semplici, composti, epicicloidali. Riduttore epicicloidale e differenziale.
Trasmissioni a vite e madrevite. Confronto tra le trasmissioni di potenza: campi di utilizzo, rendimento, ingombri, rumorosità. Meccanismi a camma. Cuscinetti a strisciamento, a rotolamento e a sostentamento idrodinamico con cenni alla lubrificazione idrodinamica naturale. Freni e innesti. Transitorio di avviamento di una macchina con innesto a frizione.
Elementi di meccanica delle vibrazioni: Vibrazioni libere e forzate di un sistema oscillante ad un grado di libertà. Applicazione all’isolamento dalle vibrazioni. Cenni all'inquadramento dei problemi di vibrazione in ambito normativo. Questo argomento sarà svolto anche utilizzando modalità didattiche con conduzione di esperienze condotte autonomamente da parte degli studenti, organizzati in gruppi. Introduzione alla stabilità e regolazione dei sistemi meccanici: Stabilità di un sistema meccanico. Regolazione di una macchina: applicazione alla regolazione di velocità.

Appunti ed esercitazioni del corso:

  • Parte 1
    Cinematica del punto materiale.
    Cinematica dei corpi rigidi nel piano.
    Sistemi di riferimento e coordinate polari.
    Equilibrio di un corpo rigido.
    Forze e coppie di inerzia.
    Manovellismo ordinario centrato (biella-manovella).
    Quadrilatero articolato.
    Teorema delle potenze.
    Teorema dell'energia cinetica.

  • Parte 2
    Forze scambiate tra solidi, attriti, resistenze di rotolamento.
    Forze di interazione fluido-solido, forze aerodinamiche.
    Frizioni.
    Cenni sulla lubrificazione idrostatica e idrodinamica.
    Dinamica della macchina a un grado di liberta' (motore - trasmissione - utilizzatore, MTU).
    Curve caratteristiche del motore e dell'utilizzatore.
    La trasmissione, moto a regime, in transitorio e in regime periodico.
    Volano.

  • Parte 3
    Vibrazioni meccaniche di sistemi ad un grado di liberta' ed applicazioni.
    Sistemi non smorzati e smorzati.
    Risonanza.
    Tipi di forzanti.
    Isolamento delle vibrazioni.
    Equazione di Lagrange.
    Corpo vibrante in un campo di forze.

  • Parte 4
    Organi delle macchine per la trasmissione e la trasformazione del moto.
    Trasmissioni a ingranaggi: rotismi ordinari ed epicicloidali.
    Trasmissioni flessibili: cinghie, catene.
    Controllo dei sistemi meccanici.
    Controllo proporzionale, derivativo, integrale.

 

Temi d'esame svolti:

  • Raccolta temi 1994-2003
  • Raccolta temi 2004
  • Raccolta temi 2005
  • Raccolta temi 2006
  • Raccolta temi 2007
  • Raccolta temi 2008
  • Raccolta temi 2009
  • Tema esame del 08/09/2009
  • Tema esame del 27/01/2010
  • Tema esame del 07/07/2010
  • Tema esame del 20/07/2010
  • Tema esame del 08/09/2011
  • Tema esame del 25/01/2012
  • Tema esame del 04/07/2012
  • Tema esame del 17/07/2012
  • Tema esame del 11/09/2012
  • Tema esame del 25/09/2012
  • Tema esame del 01/02/2013
  • Tema esame del 21/02/2013
  • Tema esame del 03/07/2013
  • Tema esame del 16/07/2013
  • Tema esame del 24/09/2013
  • Tema esame del 10/01/2014
  • Tema esame del 07/02/2014
  • Tema esame del 10/07/2014
  • Tema esame del 06/02/2015
  • Tema esame del 08/09/2015
  • Tema esame del 07/07/2016
  • Tema esame del 21/07/2016
  • Tema esame del 01/09/2016
  • Tema esame del 06/09/2016
  • Tema esame del 26/09/2016
  • Tema esame del 03/02/2017
  • Tema esame del 11/09/2018

 

Temi d'esame senza soluzione:

  • Tema esame del 06/07/2011
  • Tema esame del 05/02/2016
  • Tema esame del 19/02/2016
  • Tema esame del 20/09/2016