Obiettivi Formativi

Il corso si prefigge di: fornire allo studente le metodologie di risoluzione di problemi teorici ed applicativi per la risoluzione dei problemi relativi al comportamento dinamico dei sistemi meccanici tramite l’utilizzo dei metodi (analitici e numerici) e di tecniche e strumenti aggiornati. applicare le conoscenze maturate sulla conversione del moto dei principali sistemi meccanici, di utilizzare metodi analitici e di modellazione sia nello sviluppo di progetti di gruppo che individuali. far acquisire allo studente la capacità di un confronto critico tra le diverse soluzioni possibili ai vari problemi proposti anche attraverso l’utilizzo di ricerche bibliografiche mirate. far acquisire allo studente un linguaggio tecnico adeguato. far acquisire un metodo di studio individuale adeguato a consentire l'approfondimento delle conoscenze e ad affrontare ulteriori tematiche avanzate o settoriali.

Learning Goals

The course aims to: provide students the methodologies for solving theoretical and application problems relating to the dynamic behavior of mechanical systems using methods (analytical and numerical) and updated techniques and tools. apply the knowledge gained on the motion conversion of the major mechanical systems, to use analytical and modeling methods both in the development of group and individual projects. to allow students to acquire the ability of a critical comparison between the different solutions to the various problems proposed also using focused bibliographic research. to acquire technical language to communicate effectively with interlocutors of diversified training. to acquire sufficient individual study method to improve knowledge and to hold further advanced or sectoral issues.

Metodi didattici

Il corso è organizzato in tre fasi. La prima fase prevede lo studio di alcuni argomenti della meccanica classica (i.e. meccanismi, usura e attrito, freni) (10 ore frontali e 14 ore di esercitazione in aula); la seconda fase è focalizzata sullo studio della trasmissione del moto meditante ruote dentate (cilindriche ed elicoidali) (10 ore frontali e 10 ore di esercitazione in aula); la terza fase riguarda lo studio delle coppie cinematiche lubrificate (4 ore frontali). Le prime due fasi prevedono un alternarsi di lezioni frontali ed esercitazioni e saranno soggette a prove in itinere. Le esercitazioni a prevalente carattere numerico, saranno svolte sia individualmente sia in gruppo per sviluppare un’analisi critica dei risultati.

Teaching Methods

The course provides three phases. The first phase includes the study of some topics of classical mechanics (i.e. mechanism, wear and friction and brakes) (10 frontal hours and 14 hours of classroom exercises). The second phase is focused on the study of the transmission of the meditating toothed wheels (cylindrical and helical) (10 frontal hours and 10 hours of classroom exercise). The third phase concerns the study of lubricated kinematic (4 frontal hours and 2). The first two phases involve a succession of lectures and exercises, and will be subject to ongoing tests. The exercises with a predominantly numerical nature will be carried out both individually and in groups to develop a critical analysis of the results.

Prerequisiti

Lo studente deve possedere gli elementi di base della fisica (grandezze fisiche e unità di misura, cinematica e dinamica) e della matematica (derivazione e integrazione).

Prerequisites

The student must have the basic elements of physics (physical quantities and units of measure, kinematics and dynamics) and mathematics (derivation and integration).

Verifiche dell'apprendimento

In relazione alla struttura del corso, esposta precedentemente (metodi didattici) sono previste due verifiche in itinere una relativa alla fase 1 ed una relativa alla fase 2; le verifiche saranno sotto la forma di prove scritte e/o orale con domande a risposta aperta sugli argomenti relativi a ciascuna fase (parte teorica ed esercizi svolti in aula). I risultati delle prove in itinere saranno parte integrante della valutazione finale, infatti gli studenti che avranno superato entrambe le prove in itinere e si presentano alla sessione di esami immediatamente successiva alla fine del corso, saranno esonerati da presentare la parte di programma su cui vertono le prove in itinere. Per gli studenti che non svolgeranno le prove in itinere l’esame o che non sosterranno l’esame finale entro la prima sessione immediatamente successiva alla fine del corso, sarà solo orale e verterà su tutto il programma e sarà previsto anche lo svolgimento di un esercizio simile a quelli svolti durante il corso. L’esame finale è un esame orale sugli argomenti del programma finalizzato a: • accertare le conoscenze acquisite e le capacità di applicarle in maniera critica con particolare riferimento alla risoluzione dei problemi relativi allo studio dei cinematismi piani e alle principali caratteristiche della trasmissione del moto con l’utilizzo di ruote dentate; • sviluppare un linguaggio tecnico appropriato; • utilizzare corretti approcci metodologici.

Assessment

The first one relating to phase 1 and the second one relating to phase 2; the tests will be in the form of written tests and/or oral exam with open-ended questions on the topics related to each phase (theoretical part and exercises performed in the classroom). The results of the ongoing tests will be an integral part of the final evaluation; in fact, students who have passed both the on-going tests and will attend the first exam session after the end of the course, can skip the parts related with the on-going tests. For students who do not take the ongoing tests, the exam will be oral only, it will focus on the whole program, and an exercise similar to those carried out during the course will be carried out. The final exam is an oral exam on the topics of the program aimed at: • establish the acquired knowledge and the ability to apply them critically with particular reference to the resolution of problems related to the study of plane kinematics and the main characteristics of the transmission of motion with the use of gear wheels; • develop an appropriate technical language; • use correct methodological approaches.

Programma del Corso

FASE (10+14) Questa fase prevede 10 ore di teoria e 14 ore di esercitazione in cui verranno proposti metodi risolutivi ai principali problemi legati ai cinematismi. EQUILIBRI DINAMICI ED AZIONI DI INERZIA: Impostazione del problema dinamico. Equazioni di equilibrio della dinamica. COMPOSIZIONE DEI MECCANISMI: Macchina e meccanismo. Coppie cinematiche. Tipi di contatto fra elementi cinematici; gradi di libertà nel piano e nello spazio. FORZE AGENTI SULLE MACCHINE: Rendimento. Macchine disposte in serie e in parallelo. USURA ED ATTRITO: Principi di tribologia e i diversi tipi di attrito. Attrito di rotolamento. Distribuzione delle pressioni di contatto. Il pattino piano e la coppia rotoidale di spinta. Contatto ceppo-puleggia. Applicazioni di elementi rotolanti, cuscinetti a rotolamento. RICHIAMI DI CINEMATICA DEL CORPO RIGIDO ED APPLICAZIONI AI MECCANISMI: Moti relativi, velocità´ ed accelerazione nel piano. I SISTEMI ARTICOLATI: il quadrilatero articolato e il manovellismo di spinta. FRENI: Contatti estesi ed ipotesi dell'usura (Reye). Freni a tamburo. Freni a disco. APPLICAZIONI DEGLI ORGANI FLESSIBILI MACCHINE DI SOLLEVAMENTO: Rigidezza degli organi flessibili. Tipi di cinghie. Pulegge fisse e mobili. Freni a nastro. Paranchi e loro rendimento. Il paranco differenziale. APPLICAZIONE DEGLI ORGANI FLESSIBILI: Trasmissioni con catene e cinghie. Cinghie piane e trapezoidali. Freni a nastro. 2. FASE (10+10) Questa fase prevede 10 ore di teoria e 10 di esercitazioni in cui verranno affrontati problemi relativi ai rotismi ordinari ed epicicloidali. RUOTE DENTATE: Funzioni e tipi di ruote dentate. Trasmissione del moto fra assi paralleli con ruote di frizione. Tracciamento dei profili coniugati nel piano. Ruote dentate cilindriche ad evolvente di cerchio. Proporzionamento delle ruote dentate cilindriche a denti dritti. Linea di contatto ed arco dazione. Condizioni di non interferenza. Ruote dentate cilindriche a denti elicoidali. Trasmissione del moto tra assi concorrenti con ruote di frizione e con ruote dentate (rendimento). ROTISMI: Tipi di rotismi. Rotismi ordinari ed epicicloidali. Rapporto tra i momenti esterni agenti su di un rotismo. 3. FASE (4): Questa fase prevede 4 ore di teoria. LE COPPIE CINEMATICHE LUBRIFICATE: Teoria elementare della lubrificazione fluidodinamica.

Course Syllabus

1. PHASE (10+14) This phase includes 10 hours of theory and 14 hours of classroom exercises in which methods to resolve the main problems related to kinematics will be proposed. DYNAMIC AND INERTIA: Setting the dynamic problem. Dynamic Equilibrium equations. MECHANISMS: Machine and mechanism. Kinematic pairs. Types of contact between kinematic elements, degrees of freedom in the plane and in space. FORCES ON THE MACHINES: Efficiency. System in series and in parallel. WEAR AND FRICTION: Principles of tribology and the different types of friction. Contact forces, the coefficient of adhesion and sliding friction. Rolling friction and applications. Applications of rolling elements, rolling bearings. REMINDERS OF KINEMATICS OF RIGID BODY: Relative motion, velocity and acceleration in plane. LINKAGES: the four-bar linkage and crank thrust. BRAKES: hypothesis of Reye. Brake Drum. Brake Disc FLEXIBLE BODY, LIFTING MACHINE: stiffness of the flexible members. Types of belts. Fixed and movable pulleys. Brakes tape. Hoists and their performance. The hoist differential. FLEXIBLE BODY: transmission chains and belts. Flat belts and V-belts. Brakes tape. 2. PHASE (10+10) This phase includes 10 hours of theory and 10 of classroom exercises in which problems related to ordinary and planetary gears will be analyzed. GEARS: Functions and types of gears. Transmission between parallel axes with friction wheels. Tracking of profile in the plane. Cylindrical gears. Contact line. Conditions of non-interference. Gears with helical teeth. Motion between concurrent axes. Gears: Types of gears. Ordinary and planetary gears. 3. PHASE (4+2) This phase involves 4 hours of theory. LUBRIFICATION: Theory Elementary of lubrication.