Partendo dalle conoscenze acquisite, in corsi precedenti, riguardo al calcolo delle strutture, alla costruzione di macchine, ai materiali, alla rappresentazione tecnica e ai metodi numerici di risoluzione di problematiche meccaniche, l’obiettivo del corso è introdurre lo studente alla sintesi di tali argomenti per l'efficace progettazione (dimensionamento e verifica) di alcune tipologie fondamentali di elementi delle macchine (assi ed alberi, cuscinetti, ingranaggi, cinghie di trasmissione, collegamenti filettati, molle, ecc.) e dei loro assiemi in sistemi meccanici funzionali.

Più in dettaglio, gli obiettivi che l'insegnamento si pone sono:

• introdurre i metodi e gli strumenti analitici della progettazione strutturale meccanica
• applicare i metodi e gli strumenti della progettazione meccanica al dimensionamento e alla verifica degli elementi di macchina trattati, con valutazione critica dei risultati
• applicare i concetti di base dell’analisi numerica strutturale lineare-elastica ad elementi finiti con valutazione critica dei risultati
• presentare casi studio reali di assiemi meccanici, da comprendere, analizzare e progettare

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• conosce le metodologie ed i principi analitici della progettazione strutturale meccanica
• comprende e conosce le modalità di funzionamento degli elementi di macchina trattati e degli assiemi che li coinvolgono
• apprende le tecniche di dimensionamento e verifica degli elementi di macchina affrontati
• approfondisce i fondamenti teorici e le tecniche operative dell'analisi numerica strutturale lineare-elastica effettuata mediante il metodo agli elementi finiti

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• è in grado di effettuare calcoli strutturali di componenti e sistemi meccanici
• partendo dal disegno tecnico, è in grado di comprendere e descrivere il funzionamento di un sistema meccanico dal punto di vista strutturale e funzionale
• sa dimensionare e verificare gli elementi di macchina affrontati
• sa impostare e risolvere l'analisi strutturale numerica lineare-elastica di sistemi meccanici semplici mediante il metodo agli elementi finiti

Autonomia di giudizio

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

• è in grado di valutare criticamente i risultati del processo di progettazione strutturale di un sistema meccanico
• è in grado di valutare criticamente i risultati dell'analisi strutturale numerica lineare-elastica di un sistema meccanico semplice mediante il metodo agli elementi finiti

1. Progettazione meccanica (cenni): motivazioni e cedimenti in esercizio, specifiche di progetto, pre-dimensionamento e verifica, coefficiente di sicurezza, il ruolo dei materiali, il ruolo delle normative.
2. Assi ed alberi (richiami): progetto e dimensionamento, verifiche statiche (resistenza e deformata) e a fatica, velocità critiche.
3. Collegamenti albero-mozzo: progetto e dimensionamento, accoppiamenti forzati, accoppiamenti con chiavetta e linguetta, profili scanalati, spine e perni.
4. Ruote dentate: progetto e dimensionamento (fattori sintetici di sollecitazione), verifica a usura e a flessione, tolleranze, correzione di profilo.
5. Trasmissioni a cinghia: progetto e dimensionamento, analisi dello stato di sforzo nella cinghia. Cinghie piatte, trapezoidali, sincrone. Scelta della cinghia a catalogo.
6. Molle: progetto e dimensionamento, molle assiali, di flessione e di torsione, molle a elica cilindrica e a balestra.
7. Cuscinetti (richiami e complementi): a sfere, a rulli; calcolo ed impiego.
8. Giunzioni bullonate: caricate assialmente, a taglio, tiro e momento di serraggio, effetto guarnizione, dimensionamento e verifica statica e a fatica. Cenni alle chiodature e alle rivettature.
9. Esercitazioni numeriche: analisi strutturale, dimensionamento e verifica, mediante metodi analitici, di componenti meccanici e strutture con discussione e valutazione critica dei risultati. Applicazione degli elementi finiti alla soluzione di problemi strutturali semplici, analisi critica dei risultati e confronto con le soluzioni analitiche.

Le tematiche del corso necessitano della comprensione ed assimilazione di argomenti affrontati nei seguenti corsi propedeutici:

Costruzione di Macchine 1

Metallurgia e Materiali Non Metallici

Metodi Analitici e Numerici per l'Ingegneria

Metodi di Rappresentazione Tecnica

Metodi di Calcolo delle Strutture