Classe delle lauree in: Ingegneria Industriale (L9)

Corso di laurea in: Ingegneria Elettrica

Anno accademico: 2013 - 2014

Tipo di attività formativa: Caratterizzante

Ambito disciplinare: Ingegneria Meccanica

Settore scientifico disciplinare: Meccanica applicata alle macchine (ING-IND/13)

CFU: 6

Titolo dell’insegnamento: Meccanica applicata (CDP)

Codice dell’insegnamento: 2129

Tipo di insegnamento: Obbligatorio

Anno: Terzo

Semestre: Primo

DOCENTE: Prof. Tommaso CONTURSI (PA) ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE: L’insegnamento comprende 40 ore di lezioni teoriche, 16 ore di esercitazioni, 12 ore di laboratorio. PREREQUISITI: Cinematica e Dinamica del punto materiale. Integrazione di equazioni differenziali del secondo ordine. OBIETTIVI FORMATIVI: L’insegnamento ha l'obiettivo di fornire agli allievi gli strumenti per comprendere il moto di corpo rigido nello spazio e descrivere correttamente la cinematica e la dinamica del corpo rigido nel moto piano unitamente al calcolo delle forze scambiate tra gli accoppiamenti. Contestualmente le lezioni saranno finalizzate all'apprendimento della scelta e progettazione di massima di componenti meccanici per il loro utilizzo all'interno di sistemi meccanici complessi. Tramite esercitazioni numeriche, lo studente acquisirà familiarità con i parametri caratteristici più comuni delle macchine, apprezzandone, in particolare, gli ordini di grandezza. CONTENUTI: 1 RICHIAMI. Cenni riassuntivi di calcolo vettoriale. Vettori applicati e sistemi di forze. Geometria delle

masse. Richiami di geometria delle masse nello spazio. Ellissoide d’inerzia e sue proprietà. Comportamento geometrico e meccanico dei vincoli. Cinematica del punto. Cinematica dei sistemi rigidi. Moto rigido piano. Statica del punto materiale. Statica dei sistemi materiali. Dinamica del punto materiale. Dinamica dei sistemi di punti materiali e del corpo rigido. Moto di un solido con asse fisso, di un solido con asse scorrevole e di un solido con punto fisso. (12 ore)

2 CINEMATICA E DINAMICA DEI MECCANISMI PIANI. Cinematica e dinamica dei meccanismi piani. Manovellismo. Quadrilatero articolato. Meccanismi a rapido ritorno. Meccanismi per macchine automatiche. Sistemi articolati in catena cinematica aperta. Principali applicazioni. (6 ore)

3 ADERENZA E ATTRITO. Introduzione al fenomeno dell’attrito. Attrito radente. Attrito nei perni. Fenomeno dell’attrito volvente. Impuntamento. Applicazioni con attrito volvente e radente. Esempi ed applicazioni. (4 ore)

4 TRASMISSIONE DEL MOTO MEDIANTE FLESSIBILI. Tipi di flessibili, cinghie piane e trapezoidali, cinghie dentate, funi. Pulegge. Equazione fondamentale nella trasmissione con flessibili. Forzamento della cinghia. Coppia e potenza massima trasmissibile. Applicazioni. (4 ore)

5 INGRANAGGI E ROTISMI. Tipologie. Profili dei denti. Geometria delle ruote dentate cilindriche a denti diritti. Ingranamento rocchetto-dentiera. Interferenza. Numero minimo dei denti. Ruote dentate ad asse dente elicoidale. Ruote coniche. Forze scambiate tra denti. Rotismi ordinari. Rotismi epicicloidali. Riduttori a rotismi epicicloidali. Differenziale a ruote coniche. (8 ore)

6 FRENI E FRIZIONI. Distribuzione delle pressioni in un freno secondo la teoria del Romiti; Freni a tamburo, a disco, a nastro. Frizioni piane e coniche, energia dissipata durante l’innesto. (4 ore)

7 TRANSITORI NEI SISTEMI MECCANICI. Accoppiamento motore carico: diretto, con riduttore di velocità, con innesto a frizione. Sistemi a regime periodico; Grado di irregolarità; dimensionamento di un volano. (6 ore)

8 LUBRIFICAZIONE. Viscosità nei fluidi; Equazione di Reynolds ed applicazioni ad alcuni casi elementari; (2 ore)

9 CUSCINETTI A ROTOLAMENTO. (2 ore) 10 MECCANICA DELLE VIBRAZIONI. Soluzione classica delle equazioni differenziali; Analisi dei sistemi

meccanici nel dominio del tempo e della frequenza; Vibrazioni libere e forzate di sistemi ad un grado di libertà, Vibrazioni per oscillazione di vincolo e per massa eccentrica rotante; Trasmissibilità. Isolamento dalle vibrazioni. (6 ore)

METODI DI INSEGNAMENTO: Lezioni ed esercitazioni in aula, lavoro di gruppo in laboratorio, tutoraggio in forma di assistenza individuale.

CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE: Lo studente del corso acquisirà conoscenze specifiche sugli argomenti relativi alla definizione e analisi, dal punto di vista cinematico e dinamico, di singoli componenti e dispositivi meccanici e di organi di macchine. SUPPORTI ALLA DIDATTICA: Laboratorio di Meccanica Applicata e Meccanica delle Vibrazioni, dispense su argomenti principali. CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME: Esame orale. TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI: Jacazio G., Piombo B.: “Meccanica Applicata alle Macchine”, Vol. 1, 2. Levrotto & Bella, Torino. Funaioli E., Maggiore A., Thomson W. T. "Theory of Vibration with Application", IV Ed. Chapman & Hall -London. ULTERIORI TESTI SUGGERITI: ALTRE INFORMAZIONI:

Degree class: Industrial engineering

First level (three year) degree: Electrical engineering

Academic year: 2013 - 2014

Type of course Characterizing

Disciplinary area: Mechanical engineering

Scientific Discipline Sector: Applied mechanics (ING-IND/13)

ECTS Credits: 6

Title of the course: Applied mechanics

Code: 2129

Type of course: Compulsory

Year: 3rd

Semester: 1st

LECTURER: Prof. Tommaso CONTURSI (Associate Professor) HOURS OF INSTRUCTION The course includes 40 hours of lectures, 16 hours of tutorials, 12 hours of laboratory. PREREQUISITES: Kinematics and Dynamics of a particle. Integration of second-order differential equations. AIMS: The course aims to provide students the tools to understand the motion of a rigid body in space and correctly describe the kinematics and dynamics of rigid body in plane motion together with the calculation of the forces exchanged between the pair. Simultaneously, the lessons will be finalized in the choice and design of mechanical components for maximum usage within complex mechanical systems. Through numerical examples, the student will become familiar with the most common characteristic parameters of the machines, appreciating, in particular, the orders of magnitude. CONTENTS: 1. REFERENCES. Brief summary of vector calculus. Applied vectors and systems of forces. Geometry of

the masses. Bullets of geometry of the masses in space. Ellipsoid of inertia and its properties. Geometric behavior and mechanical constraints. Kinematics of a point. Kinematics of rigid bodies. Rigid motion plan. Statics of the material point. Statics of material systems. Dynamics of a particle. Dynamics of systems of particles and rigid bodies. Motion of a solid with a fixed and sliding axis and with a fixed point. (12 hours)

2. KINEMATICS AND DYNAMICS OF MECHANISMS. Kinematics and dynamics of planar mechanisms. Crank. Wishbones. Mechanisms for quick return. Mechanisms for automatic machines. Articulated systems in open kinematic chain. Main applications. (6 hours)

3. GRIP AND FRICTION. Introduction to the phenomenon of friction. Sliding friction. Friction in the pivots. Phenomenon of rolling friction. Jamming. Applications with sliding and rolling friction. Examples and applications. (4 hours)

4. MOTION TRANSMISSION THROUGH FLEXIBLE. Types of flexible, flat belts and V-belts, timing belts, ropes. Pulleys. Fundamental equation in the transmission with flexible. Forcing the belt. Maximum transmissible torque and power. Applications. (4 hours)

5. GEARS AND GEARBOXES. Profiles of the teeth. Geometry of cylindrical gears with straight teeth. Interference. Minimum number of teeth. Gears axis helical teeth. Conical gears. Forces exchanged between teeth. Ordinary gear trains. Planetary gears. Helical planetary gears. Differential gear. (8 hours)

6. CLUTCHES AND BRAKES. Distribution of pressure in a brake according to the theory of Romiti, drum brakes, disc, tape. Clutches flat and conical, energy dissipated during engagement. (4 hours)

7. TRANSIENT IN MECHANICAL SYSTEMS. Couple engine load: direct, with speed reducer with clutch. Systems in periodic regime; Degree of irregularities; sizing of a flywheel. (6 hours)

8. LUBRICATION. Viscosity in fluids; Reynolds equation and applications to some elementary cases. (2 hours)

9. ROLLING BEARINGS. (2 hours) 10. MECHANICAL VIBRATIONS. Classical solution of differential equations, analysis of mechanical

systems in the time domain and frequency; Free and forced vibration of single degree of freedom systems, vibration for link oscillation and for rotating eccentric mass; transmissibility. Vibration isolation. (6 hours)

TEACHING METHODS: Lectures and classroom exercises, group work in the lab, tutoring in the form of individual assistance. EXPECTED OUTCOME AND SKILL: The student will acquire knowledge of the course on the arguments relating to the definition and analysis, from the point of view of kinematics and dynamics of individual components and mechanical devices and machine parts. TEACHING AIDS: Laboratory of Applied Mechanics and Mechanical Vibrations, lecture notes on important topics.

EXAMINATION METHOD: Oral examination. BIBLIOGRAPHY: Jacazio G., Piombo B.: “Meccanica Applicata alle Macchine”, Vol. 1, 2. Levrotto & Bella, Torino. Funaioli E., Maggiore A., Thomson W. T. "Theory of Vibration with Application", IV Ed. Chapman & Hall -London. FURTHER BIBLIOGRAPHY: FURTHER INFORMATION: