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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2004/2005
Facoltà Scuola di Ingegneria dei Sistemi
Insegnamento 072364 - DISEGNO E FONDAMENTI DI MECCANICA APPLICATA
Docente Braghin Francesco
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare


Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Finalita' del Corso

Il corso intende fornire le conoscenze fondamentali relative all’architettura, alla morfologia ed ai principi di funzionamento di impianti, macchine e dispositivi meccanici. È strutturato in due sezioni complementari; la prima presenta gli aspetti essenziali delle moderne metodologie computer-aided per definire e documentare la morfologia dei componenti e delle macchine e dispositivi. La seconda parte, avvalendosi delle modalità di rappresentazione e modellazione presentate nella prima, descrive i metodi sia per lo studio della cinematica dei sistemi meccanici, sia per la loro simulazione dinamica.

Nelle lezioni teoriche della prima parte del corso, si presentano i fondamenti delle tecniche di modellazione CAD, dalla classificazione dei metodi di rappresentazione per solidi, agli elementi di geometria computazionale relativi a curve e superfici, alle tecniche di computer graphic necessarie per visualizzare i modelli geometrici. Grande importanza viene riservata alle tecniche di parametrizzazione, alle modalità di definizione degli assiemi, alla simulazione del movimento per catene cinematiche, ai formati per lo scambio dati. Per la simulazione dei sistemi meccanici, si giunge, tramite metodi dei numeri complessi e delle matrici di trasformazione, alla definizione di modelli matematici per la formalizzazione dello studio cinematico, e per lo studio dinamico, a partire dalle equazioni fondamentali del bilancio energetico e degli equilibri dinamici, includendo anche gli effetti dissipativi. Attenzione viene inoltre posta alle applicazioni in ambito industriale, trattando anche particolari classi di sistemi meccanici quali gli azionamenti monoasse, i sistemi motore-tramissione-utilizzatore.

Nelle esercitazioni lo studente è chiamato a realizzare, con sistemi CAD commerciali, modelli di parti e di assiemi, apprendendo sia i fondamenti della modellazione al calcolatore, sia alcune soluzioni tecniche tipiche per elementi di macchine e dispositivi. Questi verranno successivamente analizzati con i metodi di simulazione della dinamica dei sistemi meccanici.

 

Programma

Parte introduttiva. Obiettivi, contenuti e organizzazione del corso. Testi consigliati. Modalità d’esame.

 

Sezione I: Modellazione di sistemi meccanici. Parte teorica (12 h)

Concetti generali. Linguaggi per la comunicazione tecnica. Analisi dell’evoluzione dei sistemi computer-aided per la rappresentazione e la modellazione geometrica. Il processo di sviluppo-prodotto e classificazione degli strumenti per la modellazione e la simulazione di macchine e dispositivi. Hardware per applicazioni CAD.

Fondamenti di modellazione geometrica. Introduzione. Metodi di rappresentazione per solidi. Modelli B-rep e CSG. La modellazione per features. Tipi di features. Strutture dati e architetture per programmi di modellazione.

Modellazione parametrica. Introduzione. Approcci procedurale e variazionale. Features parametriche. Rappresentazione delle regole e dei criteri di dimensionamento di una parte. Famiglie di parti.

Elementi di geometria computazionale. Introduzione. Rappresentazione implicita, esplicita e parametrica. Curve di Hermite, Bézier, B-spline. Dalle curve alle superfici. Superfici di Hermite, di Bézier, B-spline.

Modellazione di assiemi. Introduzione. Architettura di un sistema e vincoli tra le parti. Modelli esplosi. Dal modello di assieme al modello cinematico. Assiemi parametrici.

Simulazione del movimento. Introduzione. Tecniche utilizzabili. Rappresentazione dei vincoli e metodi numerici. Test di interferenza.

Integrazione CAD-CAE. Introduzione. Tipi di analisi e relativi strumenti. Formati di scambio dati. Strumenti di analisi integrati nelle suite di modellazione.

 

Esercitazioni.

1a parte: fondamenti di modellazione CAD. Tipi di features (protrusion, revolved, pattern, hole, thin wall, sweept protrusion, …). Esempi di parametrizzazione. (16 h)

2a parte: modellazione d’assiemi. Realizzazione della rappresentazione 2D dal modello tridimensionale di una parte. Architettura di assiemi: vincoli tra le parti. Indicazioni supplementari. Modelli esplosi. Simulazione del movimento. (20 h).

3a parte: aspetti di modellazione avanzata. esempi di applicazione di curve e superfici. Rendering. (12 h)

 

Sezione II: Simulazione di sistemi meccanici. Parte teorica (26 h)

Modello cinematico. Sistemi meccanici a corpi rigidi nel piano, metodo dei numeri complessi. Vincoli, gradi di libertà, catene cinematiche aperte e chiuse. Analisi di mobilità, spazi di lavoro. Modello cinematico di manipolatori nello spazio: metodo di Denavit-Hartenberg. (6h)

Statica dei sistemi di corpi rigidi. Equazioni di equilibrio statico. Principio dei lavori virtuali. (2h)

Dinamica dei sistemi di corpi rigidi. Principio di D’Alémbert. Equazioni di equilibrio dinamico. Bilancio delle potenze. (4h)

Azioni di contatto. Attrito statico e dinamico. Resistenza al rotolamento. (2h)

Trasmissioni meccaniche. Aspetti funzionali e caratteristiche, principi di funzionamento. Rendimento. Esempi di applicazione (6h)

Sistemi Motore-Trasmissione-Utilizzatore. Curve caratteristiche di motori ed utilizzatori. Condizioni di regime, transitori. Cenni alla regolazione e controllo dei sistemi meccanici. Applicazione al sistema di movimentazione monoasse. (6)

 

Esercitazioni.

1a parte: cinematica dei sistemi meccanici. Applicazioni ai sistemi articolati e meccanismi del metodo dei numeri complessi. Applicazione al manipolatore del metodo di D-H. ( 8h)

2a parte: statica e dinamica dei sistemi meccanici.. Applicazioni ai sistemi articolati e meccanismi. (8 h).

3a parte: Sistemi MTU. Applicazioni alle più diffuse macchine da impianto: macchine di sollevamento, movimentazione, macchine di processo. (8 h)

 


Note Sulla Modalità di valutazione
 

Bibliografia

Testi consigliati

Bachschmid, Bruni, Collina, Pizzigoni, Resta. Fondamenti di meccanica teorica ed applicata. McGraw-Hill.

Funaioli, Maggiore, Meneghetti, Meccanica Applicata alle Macchine Vol. I, Patròn Editore, Bologna.


Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
24.0
esercitazione
30.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
laboratorio di progetto
40.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
17/05/2021