Docente/i: Giovanni Mimmi  

Denominazione del corso: Meccanica applicata alle macchine
Codice del corso: 500548
Corso di laurea: Ingegneria Meccatronica
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/13
Crediti formativi: CFU 12
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Fornire agli allievi la capacità di scomposizione delle macchine in componenti elementari a corpi rigidi. Fornire una chiara visione delle azioni che agiscono nei sistemi meccanici e dei moti che ne conseguono. Fornire le conoscenze minime necessarie per la comprensione del funzionamento dei principali organi di macchine. Fornire gli elementi base per la modellazione e per l'analisi del funzionamento di una macchina. Conoscenza dei principali problemi relativi alla dinamica e vibrazioni delle macchine, con schematizzazione delle macchine mediante modelli a corpi deformabili. Cenni sulla stabilità dei sistemi meccanici. Conoscenze dei principi di funzionamento dei più comuni organi di macchine che vengono impiegati nei sistemi meccanici e principi di robotica.

Programma del corso

Prima parte del corso

1. Descrizione di una macchina e di un sistema meccanico
Struttura costitutiva, schema funzionale. Modello fisico e modello matematico. Studio del movimento in relazione alle forze agenti.

2. Cinematica delle macchine e dei meccanismi
Richiami del moto del punto e del corpo rigido. Teoremi di Coriolis e di Rivals. Centro di istantanea rotazione e polari del moto. Vincoli. Catene cinematiche chiuse: coppie cinematiche, meccanismi articolati, analisi cinematica con l'uso dei numeri complessi: manovellismo ordinario, quadrilatero articolato, meccanismi a glifo mobile, croce di Malta. Catene cinematiche aperte: meccanismi spaziali e manipolatori.

3. Dinamica delle macchine e dei meccanismi
Forze agenti nelle macchine. Forze di contatto. Attrito ed aderenza. Attrito volvente. Usura. Azioni scambiate tra solidi e fluidi. Studio dell'equilibrio dinamico e bilanci di potenze. Potenze dissipate e rendimento. Diversi tipi di moto. Diagrammi caratteristici di motori ed utilizzatori. Trasmissioni, moto diretto e moto retrogrado. Regime periodico, irregolarità periodica e volano. Equilibramento dei rotori e delle macchine alternative.

Seconda parte del corso

4. Vibrazioni meccaniche
Vibrazioni libere: Sistemi a 1 grado di libertà: moto libero senza smorzamento; Sistemi vibranti a 2 gradi di libertà: moto libero senza smorzamento; Sistemi a più gradi di libertà: cenni. Vibrazioni forzate: Sistemi a 1 grado di libertà senza smorzamento; Ampiezza di oscillazione in risonanza; Vibrazioni smorzate: Forzante periodica: sviluppo in serie di Fourier. Armoniche componenti; Vibrazioni torsionali; Vibrazioni flessionali.

5. Organi di macchine
Vengono descritte le principali famiglie di organi di macchine, classificandole in base alla morfologia, caratteristiche di funzionamento e considerazioni progettuali e di scelta: Cuscinetti volventi; Camme; Ruote di frizione; Ruote dentate; Rotismi epicicloidali;Trasmissione a cinghia e puleggia; Giunti; Innesti; Freni.

6. Argomenti di meccanica dei robot
Nozioni introduttive sui robot: definizioni generali dei robot; robot industriali. Configurazione base di un robot. Rappresentazione della posizione e dell’orientamento: sistemi di riferimento. Matrici di rotazione. Cinematica dei manipolatori. Dinamica dei manipolatori. Modello della dinamica del manipolatore. Leggi di moto e pianificazione delle traiettorie. Componenti meccanici e sensori dei sistemi robotici, cenni

Prerequisiti

Nozioni di base introdotte nei corsi di Analisi matematica, Geometria, Fisica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 83
Esercitazioni (ore/anno in aula): 14
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Mimmi G., Pennacchi P.. Appunti di meccanica applicata alle macchine. ed. CUSL, Collana Scientifica, Ottobre ‘98.

Mimmi G.. Esercitazioni svolte e temi d'esame di Meccanica Applicata alle Macchine. ed. CUSL, Collana Scientifica, Marzo ‘99.

Altri testi consultabili.

Giacosa D. Motori endotermici. (possibile la consultazione: testo disponibile in biblioteca d'Ingegneria) . HOEPLI.

Magnani PL, Ruggieri G. Meccanismi per macchine automatiche. Edit. UTET.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica consiste in un esame che potrà essere preceduto da prove scritte relative a domande di teoria ed esercizi svolti durante l’anno, in accordo col programma d’esame.