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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 054152 - MECCANICA APPLICATA E DISEGNO
Docente Chatterton Steven
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) - MI (349) INGEGNERIA ELETTRICA*AZZZZ054152 - MECCANICA APPLICATA E DISEGNO

Obiettivi dell'insegnamento

Fornire i metodi e gli strumenti necessari ad affrontare, formalizzare e risolvere i principali problemi ingegneristici relativi alla cinematica e alla dinamica di una macchina e, più in generale, di un sistema di corpi rigidi in moto piano. Fornire all’allievo una chiara visione delle forze che agiscono nei sistemi meccanici e dei moti che ne conseguono. Fornire le conoscenze necessarie per la comprensione del funzionamento di una macchina, delle funzionalità dei diversi organi che la compongono, ed in particolare, dei componenti e dei sistemi per la trasmissione e la trasformazione del moto, nell’ambito dei quali saper scegliere i componenti più adatti. Fornire le conoscenze di base per effettuare l’analisi di fenomeni vibratori nei sistemi meccanici. Fornire le nozioni di base per l'interpretazione di un disegno tecnico meccanico.

In particolare verranno fornite le conoscenze e le metodologie finalizzate a far sì che gli allievi siano in grado di riconoscere all’interno di un sistema meccanico i componenti fondamentali e possano impostare e risolvere i principali problemi relativi al suo funzionamento.


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
  • conosce le regole e le norme della rappresentazione grafica di componenti 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
  • è in grado di rappresentare graficamente un oggetto meccanico

 


Argomenti trattati

Argomento 1: Cinematica del corpo rigido e dei sistemi meccanici a corpi rigidi

Cinematica del punto: spostamento, velocità, accelerazione. Sistemi di riferimento. I vincoli più comuni e la loro caratterizzazione cinematica (cerniera, appoggio, puro rotolamento...). Gradi di libertà e coordinate libere. Il metodo dei numeri complessi per l’analisi cinematica di sistemi piani. Il teorema dei moti relativi. Catene cinematiche aperte e chiuse, equazione di chiusura, cinematica del manovellismo ordinario centrato, approssimazioni del primo e secondo ordine, altri esempi di cinematica di catene meccaniche aperte e chiuse.

 

Argomento 2: Dinamica dei sistemi meccanici a corpi rigidi

Geometria delle masse: baricentro di un corpo e sue proprietà, momento di inerzia rispetto ad un asse, esempi notevoli (asta, corona circolare). Sistemi equipollenti di forze e loro riduzione. Momento di una forza. Dinamica del punto materiale - vincoli e reazioni vincolari. Equazione di D’Alembert per il corpo rigido e nozione di forza d’inerzia. Cinetostatica e dinamica dei sistemi meccanici piani.

 

Argomento 3: Elementi di Meccanica Analitica

Lavoro di una forza, potenza, energia cinetica, energia potenziale. Lavoro virtuale e principio dei lavori virtuali. Equazione di bilancio delle potenze. Il teorema dell'energia cinetica. Campi di forze conservativi ed energia potenziale, teorema di conservazione dell’energia meccanica totale. Equazioni di Lagrange.

 

Argomento 4: Azioni mutue nei sistemi meccanici

Il contatto tra solidi, attrito statico, dinamico, contatto di rotolamento e perdite per rotolamento, cenni al contatto elastico tra corpi in rotolamento – Azioni esercitate da un fluido su un solido, azioni fluidodinamiche in condizioni stazionarie. Azioni interne in sistemi isostatici.

 

Argomento 5: Dinamica della macchina

Schema generale della macchina, caratteristica meccanica del motore e dell’utilizzatore, la trasmissione, moto diretto e retrogrado, nozione di rendimento – Dinamica della macchina a regime e in moto vario – Esempi applicativi (veicolo, impianto di sollevamento) – Dinamica della macchina alternativa, equilibramento delle forze di inerzia (cenni). Flussi di potenza e schemi di funzionamento di autoveicoli a trazione ibrida.

 

Argomento 6: 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. Meccanismi a camma (cenni). Cuscinetti a strisciamento, a rotolamento e a sostentamento idrodinamico. Freni e innesti.

 

Argomento 7: Elementi di meccanica delle vibrazioni

Scrittura della equazione di moto per un sistema vibrante a un grado di libertà (1gdl). Moto libero, frequenza propria fattore di smorzamento. Moto forzato, forzante armonica, risposta in frequenza del sistema vibrante 1gdl. Applicazione all’isolamento e dalle vibrazioni.

 

Argomento 8: Introduzione alla stabilità dei sistemi meccanici

Stabilità di un sistema meccanico. Stabilità della condizione di regime della macchina a un grado di libertà. Stabilità della posizione di equilibrio statico nei sistemi vibranti.

 

Argomento 9: La rappresentazione grafica

Le norme di rappresentazione: le proiezioni, le viste (viste interrotte). Le sezioni: le convenzioni e le parti da non rappresentare sezionate. Sezioni secondo un solo piano, secondo piani inclinati, secondo piani paralleli e consecutivi. Le norme per la quotatura: linee di quotatura, sistemi di quotatura. Esempi. Le filettature (tipi e rappresentazione grafica). Gli organi e i collegamenti filettati. Cenni alle tolleranze.


Prerequisiti

Sono necessarie conoscenze nell'ambito dell'analisi matematica e della geometria, con particolare riferimento ad operazioni sui numeri complessi, calcolo differenziale e integrale, equazioni differenziali lineari e algebra delle matrici.


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. Sono previsti dei laboratori informatici sull’utilizzo di software cad commerciali.

L'esame è composto da una prova scritta e una prova orale. Nella prova scritta vengono proposti problemi inerenti la cinematica e la dinamica dei sistemi meccanici, la dinamica delle macchine, l’analisi delle vibrazioni e un’applicazione di disegno tecnico.

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, nonché dei metodi di rappresentazione grafica.

Sono previste le prove in itinere per la parte scritta.

L'accesso alla prova orale è condizionato al superamento della prova scritta.

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 obbligatoriaBachsmid, Bruni, Collina, Pizzigoni, Resta, Fondamenti di Meccanica Teorica ed Applicata, Editore: Ed. Mc GRaw Hill, ISBN: 978883866509
Risorsa bibliografica facoltativaCarfagni, Monica, Esercizi di disegno meccanico, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2015, ISBN: 978-88-08-26102-1
Risorsa bibliografica facoltativaK. J. Waldron, G. L. Kinzel, Kinematics, Dynamics, and Design of Machinery, Editore: John Wiley & Sons Inc, ISBN: 9781118933282

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
50:00
75:00
Esercitazione
45:00
67:30
Laboratorio Informatico
5:00
7:30
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
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
02/04/2020