PRESENTAZIONE
Il corso si propone di fornire alcune integrazioni a quanto appreso nel corso base di disegno meccanico. Il corso fornisce gli elementi di base sui sistemi CAD, sulle metodologie di utilizzo di tali sistemi, sulle possibilità di integrazione e sulle linee di evoluzione dei sistemi informatici di supporto alla progettazione ed alla documentazione.
Il corso mira inoltre a fornire le conoscenze di base per la progettazione ed il dimensionamento dei principali organi di macchine, con particolare riferimento a quelli presenti sugli autoveicoli ed avendo in evidenza il loro inserimento all¿interno di sistemi complessi. Verranno fornite alcune nozioni relative alla resistenza dei materiali da costruzione in presenza di sollecitazioni dinamiche, termiche e di fatica.

Lo studente dovrà acquisire la capacità operativa di utilizzare un sistema di modellazione tridimensionale di ultima generazione usando un metodo di lavoro indipendente dal sistema stesso.
Lo studente dovrà inoltre acquisire le conoscenze relative ai procedimenti per il dimensionamento di alcuni dei principali organi di macchine, in considerazione delle diverse modalità di sollecitazione (missione) e della loro interazione con gli altri organi di macchine (sistema).

E' necessaria la conoscenza dei contenuti dei moduli di Meccanica strutturale, Meccanica applicata e di Diseggno tecnico industriale

Computer Aided Design e Manufacturing (CAD/CAM)
Il processo di sviluppo di un progetto. Generalità sui sistemi CAD-CAM: Oggetti fisici, modelli e rappresentazioni. Tecnologie di base: Computer Graphics; Image processing, Modeling, Pattern recognition.
Tecnologie per produrre oggetti fisici: processo CAM e Rapid Prototyping.
Cenni sulle tecnologie di Reverse Engineering.
La modellazione geometrica e Feature based
Curve e superfici parametriche: curve e superfici di Bezier, Spline, B-spline, NURBS.
Modelli geometrici 3D; wireframe, B-Rep e CSG.
Sistemi Feature-Based (parametrici, variazionali).
Metodo di lavoro indipendente da un sistema specifico
Elementi di grafica computerizzata
Hardware: generalità sui sistemi, periferiche grafiche di input ed output.
Software: evoluzione del software grafico. Cenni sugli algoritmi di base per le trasformazioni geometriche: traslazione, rotazione e trasformazione di scala.
Metodi e tecnologie per l'integrazione
I problemi di integrazione CAD-CAE-CAM. I sistemi PDM, il Digital Mock-up. Il problema del data exchange: il trasferimento di dati tra sistemi CAD differenti.
Complementi di disegno tecnico industriale
I collegamenti albero-mozzo: chiavette, linguette e profili scanalati. Rappresentazione di cuscinetti, cinghie, pulegge e ruote dentate.

Resistenza dei materiali
Richiami sul calcolo delle tensioni equivalenti e ipotesi di rottura
Richiami di resistenza a fatica dei materiali da costruzione, concentrazione delle tensioni dovute agli intagli, danneggiamento ed accumulo del danneggiamento
Cenni sul comportamento dei materiali da costruzione sotto l¿azione di campi di temperatura, il creep
teoria di Hertz per il calcolo delle tensioni di contatto, resistenza dei materiali ai carichi di contatto e problemi di usura
Collegamenti meccanici
collegamenti filettati, coppia di serraggio, dimensionamento statico ed a fatica
collegamenti forzati albero-mozzo
collegamenti con chiavette, linguette e profili scanalati
collegamenti saldati ¿ saldature continue e saldature a punti
giunzioni con adesivi.
Organi delle macchine e loro dimensionamento
cuscinetti a rotolamento: scelta a catalogo, previsione della durata, montaggio
giunti rigidi, articolati, cardanici ed omocinetici
barre di torsione, molle ad elica cilindrica, molle a balestra, molle a disco conico
innesti a frizione
ruote dentate cilindriche a denti diritti, profilo ad evolvente, geometria modulare, segmento dei contatti, rapporto di ingranamento, strisciamento dei fianchi dei denti, resistenza a flessione e a contatto, geometria risultante dal taglio con profili spostati

General objectives of the module
The course aims at providing further notions/ concepts/knowledge to what was learned in the base course of mechanical drawing. The course provides the basics on CAD systems, on the methods for using such systems, on the possibility of integration and on the lines of evolution of IT systems to support the design and documentation phase.
The course also aims at providing the fundamentals of machine component design and analysis, with particular reference to machine components used in vehicles and to their integration into complex systems. Strength of materials under static, dynamic, thermal and fatigue loads is also part of the course objectives.

Prerequisites
Engineering Drawings
Fundamentals of informatics or Computer Science
Fundamentals of strength of materials,
Applied mechanics,
Science and technology of materials or Technology of metallic materials

Expected skills
Students are expected to develop the operative ability of using a system of the latest generation for three-dimensional modeling .
Students are also expected to acquire the knowledge related to the methodologies for the design of some of the major elements of machines and of mechanical systems, taking into account the different types of applied loads (mission) and their interaction with other parts of the same machine (system).

Lecture content
Complements of technical industrial drawing: application of functional and technological dimension specification system to product parts.
Computer Aided Design and Manufacturing (CAD-CAM)
- General information on CAD systems.
- Hardware: overview of systems, peripherals, graphical input systems.
- Software: interactive graphical packages, two-dimensional and three-dimensional systems.
- Physical parts, models and representations.
- The CAD-CAM process. The problems of integrating CAD-CAM-CAE.
Elements of Computer Graphics
- Notes on basic algorithms for geometric transformations: translation, rotation and scale.
The geometric modeling
- 2D and 3D models, wireframe, B-Rep and CSG.
- Parametric curves and surfaces: Bezier curves and surfaces, spline, B-spline, NURBS;
- Modeling system from geometry based to knowledge based: feature-based systems.
Methods and technologies for the integration
- The process of project development. PDM systems, Digital Mock-up. The problem of data exchange: the transfer of data between different CAD systems, the IGES and STEP standards.
Strength of materials
- Recall of the calculation of equivalent stress and possible failure modes
- Basics of fatigue strength of materials; factors influencing the fatigue life, fatigue characteristic data and standard diagrams; stress concentration due to notches; load time histories, damage and damage accumulation.
- Hertz theory for the calculation of the contact pressure, strength of materials to contact loads and wear problems
Mechanical joints
- Threaded joints, axial load and tightening torque, static and fatigue design - Notes on welded joints - seamless welding and spot welding
- Notes on adhesive joints
Machine elements and their design - Roller bearings: choice in the catalog, life estimation, assembly and site preparation
- Torsion bars, cylindrical helical springs, leaf springs, conical disc springs
- Notes on friction clutches and transmission joints: articulated, universal and homokinetic joints
- Cylindrical spur gears, tooth involute profile, modular geometry, length of the path of contact, contact ratio, transmission ratio, specific sliding coefficients, gear tooth bending and surface fatigue failure.

Tutorial program
Students will develop in the classroom exercises on the topics covered during lectures.
Solid modeling of mechanical components using feature-based CAD systems. Assembly of components. Documentation of components and assemblies using two-dimensional drawing.
Students will also be asked to develop small projects related to motor vehicle parts, so to apply in a comprehensive/integrated way some of the methods for design and verification.

Tutorial program in the computer Labs
Students will develop applications of CAD drawing taking advantage of the PLM and TC packages specifically installed in the computer Labs of Mirafiori site.

Gli allievi svolgeranno in aula esercizi sugli argomenti trattati a lezione.
Agli allievi sarà inoltre proposto lo sviluppo di un piccolo progetto relativo ad un sistema dell¿autoveicolo, così da applicare in modo organico alcune delle metodologie di dimensionamento e verifica apprese.
Il programma relativo alle esercitazioni per la parte di disegno prevede: modellazione solida di componenti meccanici impiegando sistemi CAD feature-based. Assemblaggio di componenti. Documentazione di componenti e complessivi tramite disegno bidimensionale.

Verrà messo a disposizione degli studenti materiale didattico sotto forma di dispense.
Testi di riferimento:
Foley, van Dam, Feiner, Hughes - Computer Graphics: principles and practice, Addison-Wesley - 1997
Jami J. Shah, Martti Mantyla - Parametric and Feature-Based CAD/CAM - John Wiley & Sons - 1995
Michael E. Mortenson - Geometric Modeling - Second Edition - John Wiley & Sons, 1997
E. Chirone, S. Tornincasa - Disegno tecnico industriale, vol. I e II - Il capitello, Torino, 2004
R.C. Juvinall, K.M. Marshek ¿ ¿Fondamenti della progettazione dei componenti di macchine¿, edizioni ETS ¿ Pisa
M. Rossetto ¿ ¿Introduzione alla fatica¿, ed. Levrotto & Bella, Torino
Testi di consultazione ed approfondimento
R. Giovannozzi ¿ ¿Costruzione di Macchine¿, ed. Patron, Bologna
A. Strozzi ¿ ¿Costruzione di Macchine¿, ed. Pitagora, Bologna
G. Bongiovanni, G. Roccati ¿ ¿Giunti articolati¿, ed. Levrotto & Bella, Torino
J.A. Collins ¿ ¿Failure of materials in mechanical design¿, ed. Wiley, New York
Wahl ¿ ¿Mechanical springs¿

Didactic materials and reference books
Slides and notes will be made available to students
Textbooks:
- Foley, van Dam, Feiner, Hughes - Computer Graphics: Principles and Practice, Addison-Wesley - 1997
- Jami J. Shah, Martti Mäntylä - Parametric and Feature-Based CAD / CAM - John Wiley & Sons - 1995
- Michael E. Mortenson - Geometric Modeling - Second Edition - John Wiley & Sons, 1997
- E. Chirone, S. Tornincasa - Disegno tecnico industriale, vol. I e II - Il capitello, Torino, 2010
- A.R. Juvinall, K.M. Marshek - "Fundamentals of machine component design", Wiley
- M. Rossetto - "Introduzione alla fatica", ed. Levrotto & Bella, Torino
- J. Bannantine – “Fundamentals of metal fatigue analysis”, Prentice Hall 1990

Further reference books
- R. Giovannozzi - "Costruzione di Macchine", ed. Patron, Bologna
- J.A. Collins - "Failure of materials in mechanical design", ed. Wiley, New York
- Wahl - "Mechanical springs"

L¿esame consiste in una prova scritta ed di una prova orale. Per poter sostenere la prova orale il candidato dovrà aver superato con una valutazione almeno sufficiente la prova scritta.
La prima prova pratica in laboratorio CAD, di cui fa parte la valutazione delle esercitazioni svolte durante il corso, è un test scritto.
Per superare l¿esame gli studenti devono raggiungere almeno la sufficienza nella prova pratica e nel test. Non è possibile sostenere l¿esame senza avere eseguito almeno l¿80% delle tavole di esercitazione.