L'insegnamento ha l'obiettivo di fornire gli elementi di base necessari all’analisi dei sistemi meccanici e dei principali organi di macchine, sia in termini di prestazioni cinematiche, statiche e dinamiche, sia in termini di dimensionamento e verifica strutturale a fronte di carichi statici e ciclici. Partendo dalle conoscenze di base acquisite dagli allievi nell'insegnamento di Fondamenti di Fisica, l’insegnamento si propone di: - fornire le conoscenze necessarie a impostare la soluzione dei problemi ingegneristici relativi alla meccanica dei sistemi di corpi rigidi; - presentare le caratteristiche principali dei sistemi di trasmissione della potenza meccanica e dei relativi componenti; - fornire le conoscenze sulle principali modalità di cedimento e gli strumenti di base per il dimensionamento e l’analisi strutturale sotto carichi statici e ciclici dei componenti meccanici. L'insegnamento unisce la trattazione di fenomeni fisici alla presentazione delle metodologie di soluzione dei problemi relativi ai sistemi di trasmissione della potenza e alla descrizione dei componenti, in modo che al termine dell'insegnamento gli allievi siano in grado di riconoscere in un sistema meccanico le sue caratteristiche fondamentali e possano impostare e risolvere i principali problemi associabili ad esso.

L'obiettivo è quello di sviluppare nell'allievo l'abilità di identificare i problemi di natura funzionale e strutturale relativi alla meccanica dei corpi rigidi ad alla trasmissione della potenza meccanica, in modo da poterli interpretare e risolvere. In particolare, al termine delle lezioni, l’allievo avrà acquisito la conoscenza: - delle caratteristiche cinematiche di sistemi meccanici; - della configurazione generale di un sistema di trasmissione di potenza e della tipologia dei principali componenti impiegati; - delle caratteristiche dinamiche dei sistemi di trasmissione della potenza; - del principio di funzionamento dei componenti meccanici utilizzati per la trasmissione del moto; - dei fenomeni dissipativi presenti nei sistemi meccanici; - delle caratteristiche meccaniche e di resistenza dei materiali sotto carichi statici e ciclici; - dei metodi per la descrizione dello stato di tensione e di deformazione in campo lineare elastico; - dei criteri di cedimento statici e del concetto di coefficiente di sicurezza; - dei metodi per la valutazione dello stato di deformazione, di tensione e degli spostamenti in elementi monodimensionali. Pertanto, l’allievo sarà in grado di: - produrre un modello funzionale di meccanismi articolati piani reali, al fine di determinarne le caratteristiche cinematiche mediante soluzione grafica (triangoli di velocità e poligoni di accelerazioni) di equazioni vettoriali; - realizzare diagrammi di corpo libero di sistemi meccanici o di porzioni di sistemi meccanici, al fine di determinarne, in funzione dei carichi esterni, l’equilibrio statico e dinamico; - identificare le caratteristiche principali dei sistemi di trasmissione della potenza meccanica, valutando le forze/coppie scambiate negli organi meccanici; - scegliere il sistema di azionamento idoneo alla movimentazione di un dato utilizzatore; - calcolare le caratteristiche di sollecitazione in elementi monodimensionali, noti i carichi applicati; - valutare le tensioni e le deformazioni nelle sezioni di elementi monodimensionali con e senza intagli o cricche, note le caratteristiche di sollecitazione applicate alla sezione; - effettuare semplici verifiche statiche e a fatica.

L'allievo che accede a questo insegnamento deve possedere la conoscenza dei contenuti degli insegnamenti di Fondamenti di Matematica e Fondamenti di Fisica. In particolare, sono ritenuti propedeutici i concetti di derivazione e integrazione nel tempo, nozioni di trigonometria e analisi vettoriale.

Meccanica delle macchine (40 ore): • Cinematica dei sistemi meccanici: cinematica piana dei corpi rigidi, analisi dei gradi di libertà e dei vincoli cinematici, analisi in posizione, velocità e accelerazione. • Forze e coppie agenti nei sistemi meccanici: forze elastiche, fenomeni di aderenza e attrito, resistenza al rotolamento, forze viscose, analisi statica e dinamica di comuni sistemi meccanici (meccanismi, trasmissioni, veicoli) sottoposti a un sistema di forze. • Caratteristiche generali di un sistema di trasmissione del moto: tipologie di accoppiamento motore-utilizzatore, rapporto di trasmissione, rendimento, condizioni di transitorio e regime, riduzione dell'inerzia e delle forze/coppie ad un dato asse. • Componenti dei sistemi di trasmissione della potenza meccanica: freni ad attrito, frizioni, trasmissioni mediante flessibili, trasmissioni mediante ingranaggi, rotismi ordinari e rotismi epicicloidali (cenni), giunti (cenni). Dimensionamento (20 ore): • Basi di calcolo delle sollecitazioni: equilibrio statico dei corpi. La prova di trazione. Definizione dello stato di tensione e dello stato di deformazione. Tensioni equivalenti e coefficienti di sicurezza. Sollecitazioni in elementi monodimensionali semplici. Effetti di intaglio. • Cenni sugli spostamenti locali, sulla instabilità elastica e sul creep. • Cenni di Meccanica della frattura. • Cenni di fatica ad alto numero di cicli.

L’insegnamento è suddiviso in due moduli: “Meccanica delle Macchine” (4 crediti: 25 h di lezione, 15 h di esercitazione) e “Dimensionamento” (2 crediti: 20 h di lezione con esempi). Per ogni modulo, gli argomenti presentati durante le lezioni sono accompagnati da esempi e applicazioni. Le esercitazioni in aula permettono allo studente di verificare la comprensione delle lezioni e di implementare le tecniche di calcolo proposte. Durante le esercitazioni agli allievi è richiesto di interagire con il docente, in particolare nell’impostazione della soluzione dei problemi proposti. Si raccomanda fortemente la partecipazione sia alle lezioni teoriche sia alle esercitazioni, in quanto fondamentale per il raggiungimento degli obiettivi di apprendimento attesi. Non sono previste né verifiche intermedie dell’apprendimento né relazioni su progetti. Il docente è disponibile su appuntamento (e-mail) per chiarimenti sugli argomenti illustrati.

- Dispense fornite dal docente - C. Ferraresi, T. Raparelli: "Meccanica applicata", 3a edizione, 2007, CLUT I testi di tutti gli esercizi che vengono proposti nelle esercitazioni sono disponibili nella pagina del Docente nel portale della didattica.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

Exam: Written test;

... Risultati di apprendimento attesi: - Comprensione degli argomenti trattati e abilità di calcolo nell’utilizzo dei relativi strumenti matematici introdotti. - Capacità di riconoscere ed utilizzare adeguati strumenti matematici per la soluzione di problemi ingegneristici. - Capacità di risolvere graficamente le equazioni cinematiche vettoriali mediante triangoli di velocità e poligoni di accelerazioni. - Capacità di applicare i diagrammi di corpo libero ai fini di ricavare le equazioni dinamiche di un sistema meccanico. Criteri, regole e procedure per l'esame: L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale dell'insegnamento e la capacità di applicare la teoria ed i relativi metodi di calcolo alla soluzione di esercizi. Le valutazioni sono espresse in trentesimi e l’esame è superato se la votazione riportata è di almeno 18/30. L'esame consiste in una prova scritta in cui vengono proposti 3 diversi problemi di meccanica, 2 relativi al modulo "Meccanica delle Macchine", 1 relativo al modulo "Dimensionamento". L’obiettivo è verificare le competenze di cui sopra (cfr Risultati dell’apprendimento attesi): l'esame, infatti, comprende esercizi di calcolo che richiedono la necessità di scegliere ed applicare lo strumento matematico più adeguato per la sua risoluzione, ma anche quesiti di tipo teorico. La durata della prova scritta è di 115 minuti. I due esercizi relativi al modulo "Meccanica delle Macchine" valgono 21 punti. Il problema relativo al modulo "Dimensionamento" vale 11 punti. Lo svolgimento pienamente corretto dei due esercizi proposti per il modulo "Meccanica delle Macchine" e, al tempo stesso, una risposta esaustiva al problema relativo al modulo "Dimensionamento" permettono di ottenere la massima votazione corrispondente a 32, ovvero al 30 e lode. Durante lo svolgimento dell'esame non è consentito tenere e consultare quaderni, libri, fogli con esercizi, formulari. È necessario l'uso della calcolatrice. I risultati dell’esame vengono comunicati sul portale della didattica, insieme alla data in cui gli studenti possono visionare il compito e chiedere chiarimenti. Dettagli ulteriori sulle regole d'esame sono forniti attraverso il portale dell'insegnamento.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.