ELEMENTI DI MECCANICA TEORICA E APPLICATA

Il corso ha la finalità di fornire conoscenze per la modellazione cinematica e dinamica dei principali sistemi meccanici e delle macchine, per il comportamento vibrazionale di sistemi ad uno o più gradi di libertà.

Descrittori di Dublino

Con riferimento all'obiettivo del Corso di Studio di formare allievi della classe dell'ingegneria industriale, il contributo dell'insegnamento si esplica attraverso l'acquisizione delle conoscenze e competenze di seguito sintetizzate.

Conoscenza e comprensione

Il superamento dell'esame dell'insegnamento implica che l'allievo abbia acquisito:

•   conoscenza degli aspetti teorico/pratici e delle principali metodologie di progettazione oggetto degli ambiti della meccanica applicata alle macchine;
•   capacità di comprendere problemi anche di elevata complessità, inerenti la progettazione e la realizzazione di sistemi meccanici e meccatronici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione:

Il superamento dell'esame dell'insegnamento implica che l'allievo abbia acquisito la capacità di

• leggere e interpretare disegni e schemi di impianti meccanici;
• descrivere ed analizzare il comportamento statico e dinamico di impianti e componenti meccanici;
• individuare le soluzioni impiantistiche meccaniche più idonee per specifiche applicazioni in contesti industriali e civili;
• valutare le condizioni ed i limiti di funzionamento e di utilizzo dei principali dispositivi e sistemi meccanici;
• valutare i limiti di funzionamento ed utilizzo dei sistemi di automazione in uso negli impianti meccanici.

L'insegnamento sarà svolto mediante lezioni frontali ed esercitazioni in aula con l'ausilio di materiale didattico (slide, esercizi svolti, ecc.) messi a disposizione degli studenti all'inizio e durante il corso.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Conoscenza della Fisica I e Fisica matematica.

Gli studenti, che avranno frequentato in presenza un numero minimo di ore pari al 60% del totale, saranno ammessi a sostenere le due prove in itinere:

Prova in itinere 1 - Sistema articolato
Prova in itinere 2 - Sistema vibrante

• Composizione dei meccanismi. Nozioni generali di macchina e di meccanismo. Coppie cinematiche elementari e superiori. Catene cinematiche e meccanismi. Gradi di libertà di un meccanismo (Teoria 6 ore - Esercitazioni 3 ore) [1,2].
• Forze agenti nelle macchine. Lavoro. Rendimento. Equazione dell'energia di una macchina. Contatto di strisciamento fra su­perfici asciutte. Applicazione della legge di Coulomb. Usura e ipotesi di Reye. Freni a ceppi e freni a disco. Resistenza al rotolamento. Ipotesi di Hertz. Resistenza all'avanzamento dei veicoli (Teoria 3 ore - Esercitazioni 3 ore) [1,2].
• Richiami di cinematica e dinamica del punto e del corpo rigi­do. Moti piani relativi. Centro di istantanea rotazione. Statica e dinamica del corpo rigido nel pia­no (Teoria 3 ore - Esercitazioni 3 ore) [1,2].
• Sistemi articolati. Determinazione delle velocità e delle ac­celerazioni. Equilibrio statico e dinamico. Sintesi dei sistemi articolati (Teoria 3 ore - Esercitazioni 3 ore).
• Manovellismo di spinta (Esercitazioni 3 ore) [1, 2].
• Ruote dentate. Trasmissione del moto con ruote denta­te. Rotismi ordinari e rotismi epicicloidali. Rotismi. Formula di Willis (Teoria 6 ore – Esercitazioni 3 ore) [1, 2].
• Organi flessibili. Rigidezza degli organi flessibili. Paranchi. Cinghie. Trasmissioni con cinghie. Freni a nastro (Teoria 3 ore – Esercitazioni 3 ore) [1]

• Vibrazioni meccaniche. Sistemi vibranti a 1 grado di libertà. Smorzamento. Sistemi vibranti forzati da forzanti armoniche. Iso­lamento delle fondazioni. Spostamento armonico del vincolo. Vibrazioni torsionali. Metodi generali. Sistemi dissi­pativi a 2 gradi di libertà liberi e forzati. (Teoria 7 ore – Esercitazioni 9 ore) [3].

Contributo dell'insegnamento agli obiettivi dell'agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile

• SDG 4: Istruzione di qualità, Targets 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, lezione frontale, approfondimenti tematici durante le lezioni;
• SDG 9: Imprese, innovazione e infrastrutture, Target 9.1, 9.5, lezione frontale, approfondimenti tematici durante le lezioni;
• SDG 11: Città e comunità sostenibili, Targets 11.2, lezione frontale, approfondimenti tematici durante le lezioni.

[1] Callegari M., Fanghella Pietro, Pellicano F. - Meccanica Applicata alle Macchine - CittaStudi Edizioni. 

[2] Belfiore N., DI Benedetto A. Pennestri E.- Fondamenti di Meccanica   Applicata alle Macchine - III edizione. Casa Editrice Ambrosiana.

[3] Dispense del corso

La prova scritta consiste nello svolgimento di tre esercizi:

1.       Sistema articolato (15 punti)
2.       Sistema vibrante (15 punti)

La prova si intende superata se si raggiunge la valutazione di 18/30 distribuita sui due esercizi.

La prova orale consiste nel rispondere a due domande una del Gruppo 1 (15 punti) e una del Gruppo 2 (15 punti) tra quelle riportate nel paragrafo successivo. 

Il voto finale è una media aritmetica della prova scritta e di quella orale.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti iscritti al CInAP possono concordare con il docente eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del DIEEI, proff. Antonella Di Stefano e Arturo Pagano (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

Gruppo 1 (sistemi meccanici):

1. Coppie cinematiche e sistemi articolati   

2. Attrito di striscamento e di rotolamento, Ipotesi di Reye 

3. Usura ed applicazioni: pattino e coppia rotoidale di spinta

4.  Freni a disco

6.  Ruote dentate 

7.  Rotismi ordinari ed epicicloidali

8.  Trasmissione con cinghia, Paranchi, organi flessibili, giunti

9.  Equazioni della dinamica (N-E e E-L) 

Gruppo 2 (sistemi vibranti):

10.  Sistemi vibranti 1 gdl liberi e smorzati

11.  Sistemi vibranti 1 gdl: Vibrodina

12.  Sistemi vibranti 1 gdl forzati

13.  Fondazioni di macchine e Spostamento armonico del vincolo

14.  Sistemi vibranti 2 gdl liberi e forzati

15.  Assorbitore dinamico