Analisi del Funzionamento, Realizzazione e Dimensionamento degli Elementi di Macchina

Alla fine del corso, lo studente acquisisce gli strumenti di base per la comprensione del funzionamento, della realizzazione e del dimensionamento dei principali elementi di macchina.

Disegno Tecnico e Tolleranze Dimensionali

Introduzione al disegno tecnico:

Tipi di linee
Metodi di proiezione e viste
Sezioni
Quotatura: finalità e caratteristiche
Linee di riferimento e di misura; frecce
Norme ed esempi
Metodi di scrittura delle quote
Sistemi di quotatura

Tolleranze dimensionali:

Errori dimensionali e geometrici
Quote funzionali
Aggiustaggio
Dimensione nominale; dimensioni limite (massima e minima); scostamenti (superiore e inferiore)
Tolleranza dimensionale
Alberi e fori
Gioco e interferenza

Rappresentazioni particolari:

Filettature e organi filettati
Quotatura
Sistemi antisvitamento
Organi unificati
Linguette e chiavette
Anelli di sicurezza/d'arresto (Seeger), ghiere, rosette
Organi unificati
Accoppiamenti scanalati

Rugosità superficiale:

Misura e calcolo
Rappresentazione su disegno
Relazione con il tipo di lavorazione

Sollecitazioni, Tensioni e Deformazioni

Sollecitazioni e tensioni:

Stato interno di sollecitazione
Stato tensionale in un punto
Tensore e teorema di Cauchy
Tensioni normali e tangenziali
Equazioni indefinite di equilibrio

Deformazioni:

Campo locale di spostamento
Affinità
Componenti della trasformazione
Tensore di deformazione e direzioni principali
Equazioni di congruenza
Significato fisico delle componenti

Legame costitutivo:

Equazioni di legame
Corpo elastico, lineare, isotropo
Costanti elastiche e significato fisico

Metodo di de Saint-Venant:

Ipotesi del problema di de Saint-Venant
Trazione o compressione: tensioni e deformazioni; Prova di trazione e importanza; Curve tipiche e caratteristiche
Flessione: flessione retta; asse neutro; tensioni e deformazioni; flessione deviata; tensioni e deformazioni
Torsione: tensioni e deformazioni nel caso con sezione circolare; cenni al caso generico
Taglio: tensioni (metodo approssimato); sezione rettangolare e circolare

Durezza superficiale:

Prova di durezza Brinell
Prova di durezza Rockwell
Prova di durezza Vickers; microdurezza

Materiali

Classificazione dei materiali:

Ghisa: Produzione: altoforno, coke. Ghisa: grigia lamellare; grigia sferoidale; bianca; malleabile.
Acciaio: Produzione. Convertitore Bessemer. Forno Martin-Siemens. Forno elettrico ad arco. Processo LD. Leganti principali (Cr, Mn, Ni, Si) e loro effetti; elementi dannosi; tenori minimi dei leganti. Designazione.
Alluminio, rame, magnesio, titanio e loro leghe. Caratteristiche. Effetti dei leganti.
Materiali non metallici: Materie plastiche. Materiali ceramici.

Lavorazioni

Fonderia:

Fondibilità delle leghe metalliche
Forma e formatura; staffe; modelli e anime
Estraibilità e sformatura
Compensazione del ritiro
Colata: Canali di colata. Materozze. Soffiature. Tirate d'aria. Fusione in conchiglia. Pressofusione.

Lavorazioni plastiche a caldo e a freddo:

Duttilità, malleabilità, plasticità
Forgiatura (pressa e maglio)
Laminazione: Lingotti e colata continua. Treni di laminazione.
Estrusione
Trafilatura

Lavorazioni con asportazione di truciolo:

Cenni sulla formazione del truciolo; angoli e parametri di taglio
Moto di taglio, avanzamento, registrazione
Scelta delle macchine utensili

Macchine a moto di taglio rotatorio (caratteristiche, tipologie, utensili, movimenti, lavorazioni):

Tornio
Fresatrice
Trapano (sensitivo, automatico, radiale)
Alesatrice

Macchine a moto di taglio rettilineo (caratteristiche, tipologie, utensili, movimenti, lavorazioni):

Limatrice
Guida di Fairbairn
Stozzatrice
Piallatrice
Brocciatrice

La rettifica

La saldatura:

Materiale base e da apporto. Protezione da ossigeno e scorie.
Saldature autogene per fusione: ad arco elettrico; con elettrodo rivestito; MIG; MAG; TIG; a gas; al laser.
Saldature autogene per pressione. Brasature. Tipi di giunto.

Cicli di lavorazione:

Descrizione e generalità
Posizionamento e riferimento
Fissaggio
Guide
Attrezzature
Esempi di cicli di lavorazione
Cartellino

Organi di Trasmissione e Supporto

Cuscinetti volventi:

Generalità
Montaggio
Tipologie
Capacità di carico e durata dei cuscinetti volventi
Calcolo della durata base: carico equivalente; esempi
Esempi di montaggio
Scelta dei cuscinetti
Guide lineari a sfere e a rulli
Viti a ricircolazione di sfere
Viti a rulli
Moto traslatorio lineare

Giunti e Innesti

Giunti:

Generalità sulle trasmissioni
Collegamenti permanenti tra alberi
Disassamenti e moti relativi
Tipi di disallineamento
Classificazione dei giunti
Scelta del giunto
Giunti rigidi
Giunti deformabili torsionalmente rigidi
Giunti deformabili torsionalmente cedevoli
Giunti mobili
Oscillazioni torsionali del giunto di Cardano

Innesti:

Descrizione e classificazione
Innesti ad accoppiamento di forma
Innesti ad attrito: caratteristiche
Ruote libere: Descrizione e classificazione. Ruote libere ad arpionismo.

Meccanismi intermittori:

Soluzioni alternative per moti intermittenti
Caratteristiche dei moti intermittenti
Croce di Malta

Giunto Idraulico

Giunto idraulico:

Descrizione e funzionamento
Rapporto di trasmissione
Scorrimento
Rendimento e potenza dissipata
Coppia e potenza trasmessa dall'innesto

Freni

Freni:

Generalità
Descrizione e classificazione
Tipi di comando
Freni meccanici: Freni a ganasce. Freni ad espansione. Freni a nastro. Freni a disco.
Frenatura: Equazione del moto dell'albero. Condizioni di frenatura efficace.
Calcolo approssimato di: tempo di frenata; decelerazione; spazio di arresto; potenza ed energia dissipata.

Sistemi Articolati Piani

Generalità:

Catalogazione dei sistemi articolati piani
Classificazione del quadrilatero articolato

QA:

Analisi di posizione e spazio delle configurazioni
Analisi di velocità e rapporto di trasmissione
Spazio delle configurazioni e rapporto di trasmissione

Meccanismi di ritorno rapido:

Sintesi del QA in base al moto di un punto di biella: metodo analitico; metodi grafici; teorema di Roberts

Principi di Meccanica

Definizioni preliminari:

Il Principio delle Reazioni Vincolari; esempi
Il teorema delle forze vive per sistemi vincolati
Confronto tra equazioni cardinali della statica e equazione simbolica della statica
Il PLV applicato a sistemi multi g.d.l.; esempi
Il PLV in presenza di attrito
Calcolo delle reazioni vincolari mediante il PLV

Metodologie Didattiche

Il corso consta principalmente di lezioni frontali ed esercitazioni. Dove possibile, i problemi presentati in forma teorica verranno affrontati anche in forma numerica, utilizzando il software di calcolo scientifico Matlab. Se possibile, è prevista una visita presso il Laboratorio di Meccanica della Scuola. L'esame prevede uns scritto con domande di teoria ed esercizi. il materiale di supporto alla didattica (appunti, slides, esercizi svolti,...

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