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RICHIAMI A VETTORI E RELATIVE OPERAZIONI
MECCANISMI E MACCHINE
CINEMATICA
MECCANICA DEI CONTATTI
CONTATTI LUBRIFICATI
TRASMISSIONE MECCANICHE
DINAMICA DELLE MACCHINE
DINAMICA DEI SISTEMI VIBRANTI
MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI
Solo prova orale con domande sul programma del corso e sugli esercizi svolti durante il corso stesso.
Iscrizione in rete.
TESTI DI RIFERIMENTO
E. Ciulli, "Elementi di Meccanica", PLUS, Pisa, 2008
TESTI COMPLEMENTARI (per approfondimenti di argomenti specifici -
disponibili presso le biblioteche della Facoltà e del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione)
E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, "Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine", Vol. I e Vol. II, Pàtron Editore, Bologna
R. Bassani, "Elementi di Tribologia", SEU, Pisa, Ristampa 2002 (6,00 EURO)
E. Ciulli, B. Piccigallo, "Complementi di Lubrificazione", SEU, Pisa, Ristampa 2001 (5,68 EURO)
M. Guiggiani,"Generazione per Inviluppo
di Ruote Dentate ad Evolvente", SEU, Pisa, Ristampa 2002 (1,81 EURO)
MECCANISMI E MACCHINE
Definizioni generali. Componenti delle macchine. Collegamenti fra elementi di macchine. Coppie cinematiche, gradi di libertà
di meccanismi piani e meccanismi nello spazio. Condizioni di regime assoluto e periodico, rendimento, moto retrogrado, macchine in serie ed in parallelo.
CINEMATICA
Moto piano di un corpo rigido: relazione fra velocità
di punti diversi, centro di istantanea rotazione nel moto assoluto e nel moto relativo, primitive del moto, polari fissa e mobile; relazione fra accelerazioni di punti di uno stesso corpo rigido, teorema di Rivals e centro delle accelerazioni; traiettorie, circonferenza dei flessi. Studio del manovellismo di spinta per via analitica: velocità
ed accelerazione del piede di biella; andamenti delle varie grandezze in funzione dell'angolo di manovella. Metodo analitico per lo studio di meccanismi più complessi: esempio del quadrilatero articolato; parallelogrammi articolati.
MECCANICA DEI CONTATTI
Generalità sull’attrito, aspetti microscopici. Attrito statico: coefficiente d’aderenza. Attrito di strisciamento: coefficiente d'attrito cinetico, leggi di Coulomb, lavoro perso per attrito. Attrito di rotolamento: cenni alla teoria di Hertz, coefficiente d'attrito volvente. Applicazioni di ipotesi e leggi a coppie elementari (prismatica, rotoidale, elicoidale) e a semplici meccanismi (manovellismo di spinta centrato, cuscinetti volventi, ruote di un veicolo in movimento, problemi di ribaltamento e di impuntamento). Usura: concetti e leggi fondamentali, determinazione della pressione di contatto fra solidi in moto relativo (freni e frizioni).
CONTATTI LUBRIFICATI
Generalità su lubrificazione e lubrificanti. Teoria elementare della lubrificazione: ipotesi ed equazioni fondamentali. Esempi di soluzione dell'equazione di Reynolds nel caso piano: lubrificazione idrodinamica, per accostamento e idrostatica. Verifica di una corretta lubrificazione: curva di Stribeck e altezza specifica del meato; effetti termici. Cuscinetti lubrificati: idrodinamici e idrostatici, di spinta e portanti. Elementi essenziali di ulteriori aspetti della lubrificazione (lubrificazione elastoidrodinamica, con lubrificanti gassosi, a grasso). Indicazioni sui criteri di scelta di un cuscinetto.
TRASMISSIONE MECCANICHE
Ruote dentate. Trasmissione del moto fra assi paralleli: ruote dentate cilindriche a denti diritti con profilo ad evolvente, rapporto di trasmissione, coppia rocchetto-dentiera, definizioni e proporzionamento di ruote normali; cenni su linea di contatto e arco di azione, condizione di non interferenza e correzione; rendimento. Ruote a denti elicoidali; coppia vite-ruota elicoidale (trasmissione del moto fra assi sghembi), rapporto di trasmissione. Trasmissione del moto fra assi incidenti: ruote dentate coniche, rapporto di trasmissione. Rotismi ordinari e rotismi epicicloidali: esempi di rotismi e valutazione del rapporto di trasmissione (riduttori, differenziale).
Camme. Giunti rigidi, elastici, di Oldham, di Cardano semplice e doppio: indicazioni sui rapporti di trasmissione. Organi flessibili (funi, catene cinghie, nastri): trasmissione del moto fra due alberi con cinghie; freni a nastro; macchine di sollevamento.
DINAMICA DELLE MACCHINE
Azioni inerziali ed energia cinetica di un corpo rigido. Equazioni fondamentali della dinamica delle macchine: Equazioni di D'Alembert, problema dinamico diretto ed inverso; equazione dell'energia; equivalenza dinamica. Applicazione al manovellismo di spinta: equilibrio dinamico, forze agenti sul telaio, compensazione delle forze d'inerzia. Energia cinetica del manovellismo di spinta. Problema della fluttuazione di velocità negli impianti funzionanti in regime periodico: grado di irregolarità.
DINAMICA DEI SISTEMI VIBRANTI
Vibrazioni libere di sistemi ad un grado di libertà: equazione differenziale e leggi del moto nei casi di smorzamento superiore, inferiore ed uguale a quello critico. Vibrazioni forzate di sistemi ad un grado di libertà: ampiezza e fase dell’oscillazione a regime in funzione del rapporto fra pulsazione dell’azione eccitatrice e pulsazione propria del sistema; risonanza. Isolamento dalle vibrazioni: dimensionamento delle sospensioni. Introduzione ai sistemi a due e più
gradi di libertà ed alla diagnostica industriale.
MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI
Solo prova orale con domande sul programma del corso e sugli esercizi svolti durante il corso stesso.
Iscrizione in rete.
TESTI DI RIFERIMENTO
E. Ciulli, "Elementi di Meccanica", PLUS, Pisa, 2003 (12 EURO)
TESTI COMPLEMENTARI (per approfondimenti di argomenti specifici -
disponibili presso le biblioteche della Facoltà e del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione)
E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, "Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine", Vol. I e Vol. II, Pàtron Editore, Bologna
R. Bassani, "Elementi di Tribologia", SEU, Pisa, Ristampa 2002 (6,00 EURO)
E. Ciulli, B. Piccigallo, "Complementi di Lubrificazione", SEU, Pisa, Ristampa 2001 (5,68 EURO)
M. Guiggiani,"Generazione per Inviluppo
di Ruote Dentate ad Evolvente", SEU, Pisa, Ristampa 2002 (1,81 EURO)
MECCANISMI E MACCHINE
Definizioni generali. Componenti delle macchine. Collegamenti fra elementi di macchine. Coppie cinematiche, gradi di libertà
di meccanismi piani e meccanismi nello spazio. Condizioni di regime assoluto e periodico, rendimento, moto retrogrado, macchine in serie ed in parallelo.
CINEMATICA
Moto piano di un corpo rigido: relazione fra velocità
di punti diversi, centro di istantanea rotazione nel moto assoluto e nel moto relativo, primitive del moto, polari fissa e mobile; relazione fra accelerazioni di punti di uno stesso corpo rigido, teorema di Rivals e centro delle accelerazioni; traiettorie, circonferenza dei flessi. Studio del manovellismo di spinta per via analitica: velocità
ed accelerazione del piede di biella; andamenti delle varie grandezze in funzione dell'angolo di manovella. Metodo analitico per lo studio di meccanismi più complessi: esempio del quadrilatero articolato; parallelogrammi articolati.
MECCANICA DEI CONTATTI
Generalità sull’attrito, aspetti microscopici. Attrito statico: coefficiente d’aderenza. Attrito di strisciamento: coefficiente d'attrito cinetico, leggi di Coulomb, lavoro perso per attrito. Attrito di rotolamento: cenni alla teoria di Hertz, coefficiente d'attrito volvente. Applicazioni di ipotesi e leggi a coppie elementari (prismatica, rotoidale, elicoidale) e a semplici meccanismi (manovellismo di spinta centrato, cuscinetti volventi, ruote di un veicolo in movimento, problemi di ribaltamento e di impuntamento). Usura: concetti e leggi fondamentali, determinazione della pressione di contatto fra solidi in moto relativo (freni e frizioni).
CONTATTI LUBRIFICATI
Generalità su lubrificazione e lubrificanti. Teoria elementare della lubrificazione: ipotesi ed equazioni fondamentali. Esempi di soluzione dell'equazione di Reynolds nel caso piano: lubrificazione idrodinamica, per accostamento e idrostatica. Verifica di una corretta lubrificazione: curva di Stribeck e altezza specifica del meato; effetti termici. Cuscinetti lubrificati: idrodinamici e idrostatici, di spinta e portanti. Elementi essenziali di ulteriori aspetti della lubrificazione (lubrificazione elastoidrodinamica, con lubrificanti gassosi, a grasso). Indicazioni sui criteri di scelta di un cuscinetto.
TRASMISSIONE MECCANICHE
Ruote dentate. Trasmissione del moto fra assi paralleli: ruote dentate cilindriche a denti diritti con profilo ad evolvente, rapporto di trasmissione, coppia rocchetto-dentiera, definizioni e proporzionamento di ruote normali; cenni su linea di contatto e arco di azione, condizione di non interferenza e correzione; rendimento. Ruote a denti elicoidali; coppia vite-ruota elicoidale (trasmissione del moto fra assi sghembi), rapporto di trasmissione. Trasmissione del moto fra assi incidenti: ruote dentate coniche, rapporto di trasmissione. Rotismi ordinari e rotismi epicicloidali: esempi di rotismi e valutazione del rapporto di trasmissione (riduttori, differenziale).
Camme. Giunti rigidi, elastici, di Oldham, di Cardano semplice e doppio: indicazioni sui rapporti di trasmissione. Organi flessibili (funi, catene cinghie, nastri): trasmissione del moto fra due alberi con cinghie; freni a nastro; macchine di sollevamento.
DINAMICA DELLE MACCHINE
Azioni inerziali ed energia cinetica di un corpo rigido. Equazioni fondamentali della dinamica delle macchine: Equazioni di D'Alembert, problema dinamico diretto ed inverso; equazione dell'energia; equivalenza dinamica. Applicazione al manovellismo di spinta: equilibrio dinamico, forze agenti sul telaio, compensazione delle forze d'inerzia. Energia cinetica del manovellismo di spinta. Problema della fluttuazione di velocità negli impianti funzionanti in regime periodico: grado di irregolarità.
DINAMICA DEI SISTEMI VIBRANTI
Vibrazioni libere di sistemi ad un grado di libertà: equazione differenziale e leggi del moto nei casi di smorzamento superiore, inferiore ed uguale a quello critico. Vibrazioni forzate di sistemi ad un grado di libertà: ampiezza e fase dell’oscillazione a regime in funzione del rapporto fra pulsazione dell’azione eccitatrice e pulsazione propria del sistema; risonanza. Isolamento dalle vibrazioni: dimensionamento delle sospensioni. Introduzione ai sistemi a due e più
gradi di libertà ed alla diagnostica industriale.
MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI
Solo prova orale con domande sul programma del corso e sugli esercizi svolti durante il corso stesso.
Iscrizione in rete.
TESTI DI RIFERIMENTO
E. Ciulli, "Elementi di Meccanica", PLUS, Pisa, 2003 (12 EURO)
TESTI COMPLEMENTARI (per approfondimenti di argomenti specifici -
disponibili presso le biblioteche della Facoltà e del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione)
E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, "Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine", Vol. I e Vol. II, Pàtron Editore, Bologna
R. Bassani, "Elementi di Tribologia", SEU, Pisa, Ristampa 2002 (6,00 EURO)
E. Ciulli, B. Piccigallo, "Complementi di Lubrificazione", SEU, Pisa, Ristampa 2001 (5,68 EURO)
M. Guiggiani,"Generazione per Inviluppo
di Ruote Dentate ad Evolvente", SEU, Pisa, Ristampa 2002 (1,81 EURO)
PROGRAMMA DETTAGLIATO con riferimenti originari A.A.2003/2004
MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI
Solo prova orale con domande sul programma del corso e sugli esercizi svolti durante il corso stesso.
Iscrizione in rete.
MECCANISMI E MACCHINE
Definizioni, coppie cinematiche, gradi di libertà di meccanismi
piani e meccanismi nello spazio.
Forze agenti sulle macchine, lavori, condizioni di regime assoluto
e periodico, rendimento, macchine in serie ed in parallelo, moto retrogrado.
Elementi essenziali di disegno di macchine.
ACCOPPIAMENTI FRA ELEMENTI DI MACCHINE
a - CONTATTI DI STRISCIAMENTO E DI ROTOLAMENTO
Attrito di strisciamento: aspetti macroscopico e microscopico, coefficienti
d'attrito statico e cinetico, leggi coulombiane.
Attrito di rotolamento: cenni alla teoria di Hertz, coefficiente d'attrito
volvente.
Usura: concetti e leggi base, cenni ai diversi tipi.
Applicazioni: coppia prismatica, corpo su piano inclinato, coppia rotoidale
e coppia elicoidale, cuscinetto a rotolamento.
Determinazione della pressione di contatto fra solidi: ipotesi di Reye
e sue applicazioni (pattino piano su piano, coppia rotoidale di spinta,
ceppo-puleggia).
Attrito statico e cinetico, rendimento di semplici meccanismi (moto
diretto e retrogrado), il comportamento delle ruote nella locomozione,
attrezzature per prove sperimentali per misure di attrito ed usura
(visita al laboratorio di Tribologia).
b - CONTATTI LUBRIFICATI
Teoria elementare della lubrificazione fluidodinamica: ipotesi ed equazioni
fondamentali. Soluzione dell'equazione di Reynolds nel caso piano ed applicazione
alla coppia limitata da pareti piane. Coefficiente d'attrito: curva di
Stribeck, regimi di lubrificazione ed altezza specifica del meato. Pattino
piano di dimensioni finite (fattori correttivi e diagrammi ). Effetti termici.
Lubrificazione per accostamento. Coppia rotoidale lubrificata: distribuzione
teorica della pressione attorno all'albero, coppia di lunghezza assiale
finita, diagrammi di impiego pratico (numero di Sommerfeld). Lubrificazione
elastoidrodinamica, cenni alla lubrificazione fluidodinamica con lubrificanti
gassosi.
Lubrificazione fluidostatica: applicazioni ai cuscinetti reggispinta
e portanti.
Criteri di scelta del tipo di cuscinetto.
Metodi sperimentali per misure su contatti lubrificati in regime
elastoidrodinamico. Attrezzature per prove sperimentali in contatti lubrificati
(visita al laboratorio di Tribologia).
Verifica della corretta lubrificazione di un cuscinetto a pattini
oscillanti con formule e diagrammi specifici (Esercizio 1).
CINEMATICA DEL CORPO RIGIDO
a - PROPRIETA' DEL MOTO PIANO DI UN CORPO RIGIDO
Velocità: relazione fra velocità di punti dello stesso
corpo, centro di istantanea rotazione.
Accelerazione: teorema di Rivals, centro delle accelerazioni.
Traiettorie: primitive del moto, tracciamento della traiettoria di
un punto del corpo rigido con metodo grafico, centro di curvatura, formula
di Eulero-Savary, circonferenza dei flessi.
Cenni a profili coniugati, moti relativi, moti nello spazio (sferico
e generale).
Ricerca del centro di istantanea rotazione e del centro di curvatura
in semplici meccanismi.
b - SISTEMI ARTICOLATI
Impiego di metodi grafici ed analitici per la soluzione di problemi
di sintesi e di analisi riguardanti sistemi piani.
Quadrilatero articolato: definizioni, cenni a problemi di sintesi (regola
di Grashof, teorema del Roberts, parallelogrammo articolato e suoi impieghi),
analisi col metodo grafico (determinazione di velocità ed accelerazione
di punti della biella) ed analitico.
Manovellismo di spinta: definizioni, analisi per via grafica e per
via analitica.
Glifo a croce: definizioni, polari fissa e mobile, circonferenza dei
flessi.
Sistemi articolati spaziali: metodologia per l'analisi cinematica.
Esempio di quadrilatero articolato nello spazio: giunto di Cardano
Analisi cinetostatica: metodi analitici e grafici.
Ricerca di circonferenza dei flessi e velocità ed accelerazioni
di punti del quadrilatero articolato, del manovellismo di spinta, del giunto
di Holdham.
Calcolo grafico ed analitico di velocità ed accelerazione
di un elevatore a parallelogramma e del momento motore in assenza d'attrito
(Esercizio 2).
TRASMISSIONE DEL MOTO
a - MECCANISMI CON CAMME
Concetti generali, definizioni. Legge di moto del cedente; esempi di
leggi elementari e complesse.
Tracciamento di una camma. Il problema dell'impuntamento. Analisi cinematica
di meccanismi con camme.
Analisi cinetostatica, calcolo dell'angolo di pressione, calcolo
della legge del moto in casi semplici.
b - MECCANISMI CON RUOTE DENTATE
Trasmissione del moto fra assi paralleli: ruote di frizione, ruote
dentate cilindriche a denti diritti con profilo ad evolvente, rapporto
di trasmissione, coppia rocchetto-dentiera, definizioni e proporzionamento
di ruote normali, linea di contatto e arco di azione, condizione di non
interferenza, cenni su taglio e correzione, rendimento, ruote a denti elicoidali.
Trasmissione del moto fra assi incidenti: ruote coniche di frizione,
ruote coniche dentate, procedimento di Tredgold.
Trasmissione del moto fra assi sghembi: ruote iperboloidiche (cenni),
coppia vite-ruota elicoidale.
Rotismi ordinari : rapporto di trasmissione e cenni sui criteri di
progetto.
Rotismi epicicloidali: formula di Willis, esempi di rotismi ad 1 e
2 gradi di libertà, rendimento.
Correzione, resistenza a rottura ed usura dei denti (cenni), mostra
di ruote dentate ed ingranaggi vari con considerazioni su rotismi ordinari
ed epicicloidali di vario tipo, trasmissione armonica.
Progetto di massima di un riduttore (Esercizio 3).
c - MECCANISMI CON ORGANI FLESSIBILI
Macchine di sollevamento: rigidezza degli organi flessibili (funi,
catene, cinghie, nastri), pulegge fisse e mobili.
Trasmissione del moto fra due alberi: pulegge con cinghie piatte, cinghie
trapezoidali, freni a nastro.
Paranchi: rendimento del moto diretto e di quello retrogrado, paranco
differenziale, progetto di trasmissione a cinghia (elementi base), trasmissione
con catene.
DINAMICA
a - SISTEMI CON ELEMENTI RIGIDI
Richiami di formule ed equazioni fondamentali: forze, momenti, energia
cinetica, masse di sostituzione, equazioni di D'Alembert e dell'energia,
problema dinamico diretto ed inverso, riduzione di forze e masse.
Il problema dinamico diretto delle macchine alternative: equilibrio
dinamico del manovellismo di spinta, forze agenti sul telaio, compensazione
delle forze d'inerzia, energia cinetica, cenni alle sollecitazioni della
biella. Cenni alla dinamica del quadrilatero articolato.
Il problema dinamico inverso. Dinamica degli impianti funzionanti in
regime periodico: definizione e calcolo del grado di irregolarità
(metodi grafico ed analitico), volano.
Momento ribaltante in assale ferroviario, sistemi ad un grado di
libertà (riduzione di masse e forze).
Calcolo del grado di irregolarità periodico in un motore
monocilindrico a quattro tempi ed in un semplice impianto con formula del
momento motore assegnata.
b - SISTEMI CON ELEMENTI DEFORMABILI
Sistemi ad un grado di libertà: vibrazioni libere, vibrazioni
forzate con forza eccitatrice sinusoidale, isolamento dalle vibrazioni;
vibrazioni forzate con eccitazione arbitraria (cenni).
Sistemi a due gradi di libertà: vibrazioni libere (modi propri,
matrici massa e rigidezza), vibrazioni forzate (smorzatore dinamico).
Sistemi a molti gradi di libertà: criteri generali.
Introduzione allo studio sperimentale delle vibrazioni: considerazioni
generali su trasduttori, sistemi di acquisizione dati, analisi di segnali
e sorveglianza e diagnostica industriale.
Vibrazioni torsionali di sistema a due gradi di libertà,
sistema camma-piattello.
Proporzionamento della sospensione di un compressore alternativo
monocilindrico (Esercizio 4).
c - ROTORI
Rotori rigidi: squilibrio statico e dinamico, equilibratura (cenni).
Alberi flessibili: concetti fondamentali di velocità critiche
flessionali (albero con singolo disco variamente posizionato, effetto giroscopico;
cenni ad albero con più dischi.
d - INTRODUZIONE ALLA REGOLAZIONE DEGLI IMPIANTI
Regolazione della velocità angolare, condizione di stabilità.
Condizione di stabilità di un tachimetro.
N.B.: In corsivo argomenti
svolti durante le esercitazioni.
MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI
Solo prova orale comprendente anche la discussione degli Esercizi assegnati durante l’anno.
Iscrizione mediante comunicazione diretta al docente (ad esempio per e-mail) entro due giorni prima dell'appello.
TESTI DI RIFERIMENTO
E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti, "Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine", Vol. I, Pàtron Editore, Bologna.
E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti,
"Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine", Vol. II, Pàtron
Editore, Bologna.
TESTI COMPLEMENTARI
E. Ciulli, "Elementi di Meccanica", PLUS, Pisa, 2003 (12 EURO)
R. Bassani, "Elementi di Tribologia", SEU, Pisa, Ristampa 2002 (6,00 EURO)
E. Ciulli, B. Piccigallo, "Complementi di Lubrificazione", SEU, Pisa, Ristampa 2001 (5,68 EURO)
M. Guiggiani,"Generazione per Inviluppo di Ruote Dentate ad Evolvente", SEU, Pisa, Ristampa 2002 (1,81 EURO)
A. Di Benedetto, E. Pennestrì, "Introduzione alla Cinematica dei Meccanismi", Vol. 1, 2, 3, Casa Editrice Ambrosiana, Milano
RICHIAMI A VETTORI E ALGEBRA VETTORIALE
STATICA
CINEMATICA
GEOMETRIA DELLE MASSE
Meccanica II
DINAMICA
DINAMICA DELLE MACCHINE E DEI SISTEMI VIBRANTI
CONTATTI A SECCO E LUBRIFICATI
TRASMISSIONI MECCANICHE
MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEGLI ESAMI
Prova scritta e prova orale.
Iscrizione in rete.
TESTI DI RIFERIMENTO
F. Di Puccio, Dispense (su E-learnig)
Mattei, "Lezioni di Meccanica Razionale"
E. Ciulli, "Elementi di Meccanica", PLUS, Pisa, 2008
E. Funaioli, A. Maggiore, U. Meneghetti,
"Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine", Vol. II, Pàtron Editore,
Bologna.
TESTI COMPLEMENTARI
Meriam-Kraige, "Statycs" e "Dynamics"
P. Vigni,
"Esercizi di meccanica applicata alle macchine", ETS, Pisa.
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