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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 083444 - MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE
Docente Ripamonti Francesco
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - LC (367) INGEGNERIA DELLA PRODUZIONE INDUSTRIALE*AZZZZ083444 - MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE

Obiettivi dell'insegnamento
Le macchine costituiscono una classe fondamentale di sistemi nell'ambito dell'ingegneria meccanica. Il principale obiettivo dell'insegnamento è quello di fornire i metodi e gli strumenti necessari ad affrontare, formalizzare e risolvere i più importanti problemi ingegneristici relativi alla cinematica e alla dinamica di una macchina e più in generale di un sistema di corpi rigidi in moto piano.Più in particolare gli obiettivi dell’insegnamento riguardano:
  • strumenti e metodi per costruire un modello matematico di un sistema meccanico piano o di una macchina atto a rappresentarne il comportamento dal punto di vista cinematico e dinamico;
  • le conoscenze necessarie per la comprensione del funzionamento di una macchina (o di un sistema meccanico piano in generale), e dei loro principali componenti, con particolare riferimento ai dispositivi e organi per la trasmissione e la trasformazione del moto, le fasi di avviamento e di arresto;
  • i procedimenti per valutare una macchina o un sistema meccanico dal punto di vista prestazionale;
  • criteri in base a quali selezionare il motore e gli organi di una macchina in relazione al loro campo di funzionamento;
  • conoscenze di base per effettuare l’analisi di fenomeni vibratori nei sistemi meccanici;
  • conoscenze di base per inquadrare problemi di stabilità e regolazione nei sistemi meccanici.

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • conosce le metodologie ed i principi per descrivere in termini matematici la cinematica e la dinamica di un sistema meccanico in moto piano e di una macchina;
  • comprende e conosce le modalità di funzionamento di una macchina e di un sistema meccanico in moto piano;
  • conosce la modalità di funzionamento dei principali organi delle macchine;
  • conosce gli aspetti di base delle vibrazioni e della stabilità in un sistema meccanico;
  • apprende le modalità di descrizione e rappresentazione anche mediante metodi grafici del comportamento dei sistemi meccanici.

 

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame, lo studente:

  • è in grado di effettuare analisi cinematiche e dinamiche di semplici sistemi meccanici nel piano e delle macchine più comuni;
  • è in grado di comprendere e descrivere il funzionamento di una macchina o di un sistema meccanico dal punto di vista cinematico e dinamico, anche in considerazione dei fenomeni vibratori;
  • sa calcolare il movimento e le azioni dinamiche agenti su un sistema meccanico in moto piano generale e in una macchina;
  • è in grado di rappresentare le prestazioni ed il movimento di una macchina e di un sistema meccanico piano anche mediante rappresentazioni grafiche;
  • con riguardo ad una macchina, è in grado di effettuare la scelta del motore, degli organi di trasmissione, di arresto e dei dispositivi di vincolo e di collegamento;
  • è in grado di affrontare ed analizzare problemi di base nell'ambito delle vibrazioni e della stabilità in un sistema meccanico;
  • sa comunicare efficacemente i risultati dell’analisi prestazionale svolta su un sistema meccanico.

Argomenti trattati

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  - 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 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. Lubrificazione idrodinamica naturale.

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 forze 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. Freni e innesti.

Elementi di meccanica delle vibrazioni: Vibrazioni libere e forzate di un sistema oscillante ad un grado di libertà. Applicazione all’isolamento dalle vibrazioni.

Introduzione alla stabilità e regolazione dei sistemi meccanici: Stabilità di un sistema meccanico. Regolazione di una macchina: applicazione alla regolazione di velocità.


Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze nell'ambito dell'analisi matematica e della geometria, con particolare riferimento ad operazioni sui numeri complessi, calcolo differenziale ed integrale, equazioni differenziali lineari e algebra delle matrici. Sono necessarie le conoscenze della meccanica del punto e del corpo rigido impartite nel corso di fisica sperimentale. E' inoltre richiesto di avere padronanza nell'interpretazione del disegno tecnico.


Modalità di valutazione

Il corso è articolato su una serie di lezioni e di esercitazioni applicative, connesse agli argomenti delle lezioni, volte a consolidare le conoscenze ed i metodi appresi a lezione, in base anche ad esempi introduttivi per lo svolgimento della prova scritta.

Nelle attività di esercitazione potrà essere inserito un laboratorio informatico sui sistemi articolati. Facoltativamente lo studente (anche in gruppo) può redigere un breve elaborato in formato libero, da proporre per una discussione in sede di esame orale.

L'esame è composto da una prova scritta e una prova orale. La prova scritta è composta da due problemi inerenti la cinematica e la dinamica dei sistemi meccanici e delle macchine, includendo anche i principali organi delle macchine, e  da un problema di vibrazioni meccaniche in sistemi ad un grado di libertà composti da più corpi.

Scopo della prova scritta è di verificare le capacità di applicare conoscenze dei metodi di analisi cinematica e dinamica a un sistema meccanico o una macchina.

L'accesso alla prova orale è condizionato al superamento della prova scritta. La prova orale può essere sostenuta anche in un appello successivo a quello in cui è stata superata la prova scritta, ma rimanendo sempre all'interno della medesima sessione d'esame.

La prova orale consiste nel rispondere a domande, in forma aperta, che vertono su tutti gli argomenti trattati nel corso, corredando la forma discorsiva con equazioni e grafici, in un’esposizione sintetica e completa. In funzione di specifiche esigenze organizzative sarà richiesto di svolgere la prova orale rispondendo alle domande componendo un elaborato scritto, oggetto di discussone con il docente.

Scopo della prova orale è di verificare le conoscenze alla base dello studio dei sistemi meccanici piani e delle macchine, e delle applicazioni trattate nel corso, valutando sia la comprensione dei fenomeni fisici sia la loro implementazione matematica (dimostrazione). Nell’ambito della prova orale si verifica anche la capacità di trasmettere i risultati dell’analisi svolta sia in termini matematici sia con rappresentazioni grafiche.


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaN. Bachschmid, S. Bruni, A. Collina, B. Pizzigoni, F. Resta, A. Zasso, Fondamenti di meccanica teorica ed applicata, Editore: McGraw-Hill Education, Anno edizione: 2015, ISBN: 978-88-386-6886-9

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
56:00
84:00
Esercitazione
44:00
66:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
11/08/2020