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Elementi di costruzione di macchine

07KBMMN

A.A. 2022/23

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Lezioni 53
Esercitazioni in aula 27
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Berruti Teresa Maria - Corso 1 Professore Ordinario IIND-03/A 53 27 0 0 19
Brusa Eugenio - Corso 3 Professore Ordinario IIND-03/A 53 0 0 0 15
Cura' Francesca Maria - Corso 2 Professore Associato IIND-03/A 53 27 0 0 8
Collaboratori
Espandi

Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/14 8 B - Caratterizzanti Ingegneria meccanica
2022/23
L’insegnamento di Elementi di Costruzione Di Macchine contribuisce a costruire parte delle competenze tecniche richieste dal mondo industriale a un Ingegnere Meccanico. Ai laureati in Ingegneria Meccanica vengono infatti offerte varie opportunità occupazionali, con diverse funzioni che vanno dal progetto alla manutenzione e la gestione delle macchine e di sistemi meccanici complessi. Gli ambiti applicativi sono i più vari: dai sistemi di trasporto, all’industria alimentare, agli impianti di produzione di energia con una attività lavorativa in stretta sinergia con altri ambiti dell’ingegneria. In questo contesto il corso di Elementi di Costruzione di Macchine mira a fornire le competenze di base nell’ambito della progettazione meccanica richieste a un professionista con una solida preparazione tecnica. Vengono quindi introdotte le principali problematiche della progettazione strutturale meccanica. Vengono discussi gli aspetti legati alla scelta dei materiali, alla tecnologia di fabbricazione e al montaggio. In particolare sono presentati i metodi adottati per verificare l’adeguatezza delle soluzioni progettuali dei principali elementi di macchine e delle loro giunzioni rispetto alle condizioni di esercizio, ponendo particolare enfasi sull’ utilizzo della normativa tecnica di riferimento.
Elements Of Machine Design contributes to building the skills required by the industrial world for a Mechanical Engineer. Indeed, graduates in Mechanical Engineering are offered various employment opportunities, with different functions ranging from the design, maintenance and operation of machines and complex mechanical systems. The application areas are the most wide-ranging from transportation systems, to the food industry, to power generation plants with work activity in close synergy with other areas of engineering. In this context, the Elements Of Machine Design course aims to provide the basic skills in mechanical design required of a professional with a solid technical background. Thus, the main issues in mechanical design are presented. Aspects related to the choice of materials, manufacturing technology and assembly are discussed. In particular, the methods adopted to verify the adequacy of design solutions of the main machine elements and their joints with respect to operating conditions are presented, with special emphasis on the use of the relevant technical standards.
L’insegnamento si propone di trasmettere conoscenze e abilità che contribuiranno a formare parte delle competenze richieste a un Ingegnere Meccanico. In particolare vengono qui riassunte le Conoscenze e le Abilità che l’insegnamento Elementi di Costruzione di Macchine intende trasmettere e che verranno accertate con mirate prove di esame (prova scritta, prova orale, e produzione di un elaborato tecnico). Conoscenze [A] dei principali tipi di cedimento dei componenti di macchina con riferimento alle proprietà dei materiali; [B] della comprensione dei principi di progettazione meccanica e delle metodologie specifiche di progettazione di alcuni elementi delle macchine e dei sistemi di collegamento, anche sulla base delle principali normative tecniche; [C] della interpretazione di disegni di componenti di macchina con comprensione della funzione dei componenti e dei dettagli costruttivi. Abilità [A] Leggere e interpretare i disegni di insiemi meccanici, di complessità media e comprendere le modalità di funzionamento dei dispositivi rappresentati. [B] comprendere i criteri di assemblaggio e montaggio dei componenti meccanici. [C] eseguire il dimensionamento e la verifica di elementi meccanici e dei sistemi di collegamento servendosi anche di tabelle, diagrammi e formule da normativa tecnica. [D] comprendere i criteri di assemblaggio e montaggio dei componenti meccanici e realizzare schizzi manuali per illustrane il funzionamento. [E] lavorare in piccoli gruppi stimolano l'attitudine a lavorare in team, mettendo in gioco le proprie convinzioni e, trovando soluzioni che siano sintesi di esigenze diverse Attraverso l’utilizzo delle conoscenze e abilità acquisite lo studente consegue alcune delle competenze attese dalla formazione specifica dell'Ingegneria Meccanica, come prescritto dal Corso di Studio (documento Modello Informativo SUA-CdS 2022-2023, quadro A4b2 https://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.vis_aiq_2013.visualizza?sducds=32021&p_a_acc=2023&tab=sA4b2). In particolare le competenze sulle metodologie di progettazione e verifica dei principali organi meccanici tenendo conto anche della variabilità delle caratteristiche dimensionali e di resistenza e delle normative tecniche di riferimento, con capacità di lavorare e interagire in piccoli gruppi di lavoro.
Per la corretta fruizione dell’insegnamento sono necessarie le seguenti conoscenze e abilità: - conoscenza dei principi del disegno tecnico in accordo con le norme ISO. - abilità di eseguire l'analisi cinematica di semplici meccanismi. - abilità di eseguire il calcolo delle sollecitazioni in elementi tipo trave. - conoscenza del comportamento dei materiali metallici sotto carico statico (parametri ricavati dalla prova di trazione). - conoscenze di base del comportamento dei materiali metallici sotto carichi affaticanti in condizioni di laboratorio, stato di tensione monoassiale. - abilità di effettuare calcoli di verifica statica e di verifica a fatica su elementi tipo trave o provini. - conoscenza dei principali trattamenti termici dei materiali metallici.
Durante l’insegnamento verranno trattati i seguenti argomenti con il relativo peso in ore. - Cedimento per fatica. Concetti di base, diagrammi di impiego ingegneristico, effetti che influenzano la vita a fatica, intagli, sicurezza dei componenti. Sollecitazioni multiassiali e durata. (15 h) - Assi e alberi. Stato di tensione, procedure di calcolo e verifica statica e a fatica. (4.5) - Ruote dentate. Principi di base dell’ingranamento, geometria del dente e disegno del fianco a evolvente di cerchio, calcolo delle forze tra i denti in presa per ingranaggi a denti diritti e elicoidali, procedure di calcolo e verifica a fatica e a usura secondo normativa (3h) - Stato di tensione per carichi di contatto: Cenni sulla teoria di Hertz ed esempi di applicazione (7.5) - Solidi assialsimmetrici. Stato di sollecitazione in tubi a parete sottile soggetti a pressione, recipienti in pressione a parete spessa e dischi (4.5h). - Collegamenti mozzo-albero. Collegamento per interferenza, applicazione con utilizzo delle tabelle ISO delle tolleranze dimensionali, collegamento con chiavette, linguette, spine, scanalati e relative tolleranze (3h). - Cuscinetti a corpi volventi. Tipi, durata e scelta a catalogo, analisi di differenti disegni e soluzioni costruttive con regole di applicazione e montaggio (9h) - Collegamenti albero-albero. Descrizione dei principali tipi di collegamenti smontabili tra alberi (giunti) e cenni sul dimensionamento, descrizione del funzionamento dei principali tipi di collegamenti non permanenti in esercizio (innesti) (6h). - Collegamenti filettati. Descrizione, diagrammi di interferenza, sollecitazioni nel fusto dovute al serraggio, materiali per bulloneria. Rappresentazione a disegno dei collegamenti filettati. Tipologie di viti. Ripartizione del carico esterno sul bullone. Incertezze e allentamenti. Carico minimo sul pezzo. Viti soggette a taglio. Verifiche statiche e a fatica secondo normativa (9h). - Collegamenti per saldatura. Cenni sui processi di saldatura e sulla difettosità, giunti di testa e a cordone d'angolo. Verifica statica e a fatica secondo normativa Eurocodice. Sollecitazioni con ampiezza variabile, applicazione della legge di Miner (7.5) - Rassegna di tipologie di molle e loro disegno. Esempi di disegni con applicazione di molle. caratteristica, coefficiente di utilizzazione. Molle in serie e in parallelo. Molle di torsione a sezione circolare, a elica cilindrica, verifica statica e a fatica. Molle a lamina e a balestra, formule semplificate per il calcolo. Verifica secondo normativa (9h).
L’insegnamento è strutturato in: - 53 ore di lezione in aula mirate allo sviluppo di conoscenze sugli organi di macchina più tipici della costruzione di macchine e di una serie di soluzioni costruttive tipiche per ogni argomento del corso, nonché la capacità di svolgere preliminari dimensionamenti e verifiche e di saper rappresentare in modo chiaro e secondo le normative quanto delineato a livello di calcolo. La conoscenza dei concetti di base, delle tecniche sperimentali e del contesto tecnologico che stanno alla base delle deduzioni teoriche, delle normative e delle eventuali assunzioni semplificative, costituisce parte non secondaria della preparazione professionale, anche laddove essa non è descritta in forma matematica. Nell’ambito delle lezioni vengono proposti uno o due seminari (di circa 2 h ciascuno) su due diversi argomenti del corso (per esempio cuscinetti volventi e sospensioni automobilistiche) tenuti da Ingegneri provenienti dal mondo industriale. - 27 ore di esercitazione. Gli studenti vengono suddivisi durante la prima settimana di corso in squadre composte da 2 o 3 studenti, ogni studente svolge le esercitazioni collaborando con gli altri membri della propria squadra. Le esercitazioni propongono semplici ma concreti casi di calcolo finalizzati a condurre gli studenti ad una completa comprensione degli aspetti della teoria. Gli esercizi consentono di acquisire la sensibilità verso gli ordini di grandezza dei valori numerici in gioco. In questo senso è caldamente consigliato, durante le esercitazioni (ma anche durante l’esame scritto), di ricorrere anche alle soluzioni grafiche ed effettuare l’analisi dimensionale dei risultati ottenuti, al fine di evitare di trarre ingenue o inverosimili conclusioni, derivanti da meri errori di calcolo. Durante ogni esercitazione vengono proposti esercizi in parte svolti dal docente, in parte svolti autonomamente in aula dagli studenti con la propria squadra. Viene inoltre richiesto agli studenti di svolgere con la propria squadra una relazione tecnica, dedicata al progetto/verifica di alcuni componenti di macchina secondo i requisiti delle normative tecniche vigenti. Questo tipo di attività rappresenta un orientamento più specifico verso la professione. Alcune esercitazioni saranno dedicate alla procedura di lavoro per la relazione tecnica che ogni studente svolgerà a casa in collaborazione con la propria squadra. Ogni squadra dovrà redigere una SOLA relazione tecnica collettiva, relativa al progetto/verifica dell’organo di macchina assegnato. La relazione dovrà essere presentata da ciascun studente durante l'esame ORALE. Durante le esercitazioni e per lo svolgimento della relazione tecnica è richiesto agli studenti di lavorare in gruppo trovando soluzioni che siano sintesi di esigenze diverse.
Materiale di studio principale -Materiale didattico utilizzato a lezione, disponibile sul portale della didattica, preparato dai docenti in forma di presentazioni autoesplicative dei contenuti del corso. Libri di testo (facoltativi) -R. Budynas, J. Nisbett, Shigley – Progetto e costruzione di macchine, McGraw Hill, Edizione Italiana (II),2008 e seguenti -A. De Paulis, P. Forte, F. Frendo, E. Manfredi, "Costruzione di macchine", Pearson, Italia, 2019. -M. Rossetto, Introduzione alla fatica dei materiali e dei componenti, Levrotto & Bella, Torino, 2000 -L. Goglio Resistenza dei Materiali e dei Collegamenti, Levrotto & Bella, Torino, 2006 Materiale per approfondimenti (facoltativo) -R.C. Juvinall, K.M. Marshek, Fundamentals of machine component design, John Wiley & Sons, 2006 -G. Niemann, H. Winter, B. Höhn, Manuale degli organi delle macchine, Tecniche Nuove, Milano, 2006 -A. Strozzi, Lezioni di Costruzione di Macchine, Pitagora, Bologna, 1998 -S. Suresh, Fatigue of materials, Cambridge University Press, Cambridge, 1998 -R. Giovannozzi, Costruzione di Macchine, voll. 1 e 2, Patron, Bologna, 1980 (storico) -U. Pighini, Elementi Costruttivi delle Macchine, Edizioni Scientifiche Associate, Roma, 1980 (storico) -J.A.Collins, Failure of Materials in Mechanical Design, John Wiley & Sons, 1980 (storico)
Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Elaborato grafico prodotto in gruppo;
Exam: Written test; Compulsory oral exam; Group graphic design project;
... RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI Conoscenze [A] dei principali tipi di cedimento dei componenti di macchina con riferimento alle proprietà dei materiali [B] della comprensione dei principi di progettazione meccanica e delle metodologie specifiche di progettazione di alcuni elementi delle macchine e dei sistemi di collegamento, anche sulla base delle principali normative tecniche [C] della interpretazione di disegni di componenti di macchina con comprensione della funzione dei componenti e dei dettagli costruttivi. Abilità [A] Leggere e interpretare i disegni di insiemi meccanici, di complessità media e comprendere le modalità di funzionamento dei dispositivi rappresentati [B] comprendere i criteri di assemblaggio e montaggio dei componenti meccanici [C] eseguire il dimensionamento e la verifica di elementi meccanici e dei sistemi di collegamento servendosi anche di tabelle, diagrammi e formule da normativa tecnica [D] comprendere i criteri di assemblaggio e montaggio dei componenti meccanici e realizzare schizzi manuali per illustrane il funzionamento. [E] lavorare in piccoli gruppi stimolano l'attitudine a lavorare in team, mettendo in gioco le proprie convinzioni e, trovando soluzioni che siano sintesi di esigenze diverse PROVA SCRITTA La prova scritta della durata totale di circa 2 ore si terrà per tutti gli studenti in aula. I fogli su cui eseguire la prova scritta verranno forniti allo studente che si presenterà alla prova solo con il materiale di cancelleria necessario per scrivere, righello per tracciare i grafici, strumenti per il disegno e una calcolatrice per eseguire i calcoli necessari. Ogni studente dovrà riconsegnare in ogni caso i testi di esame e tutti i fogli che gli sono stati distribuiti e avrà 15 minuti di tempo per ritirarsi dall'inizio della prova. La prova scritta è composta da: - 3 domande aperte di teoria (ciascuna valutata da 0 a 5 punti) - 3 esercizi da risolvere in forma numerica (ciascuno valutato da 0 a 5 punti) Il voto della prova scritta sarà al massimo pari a 30/30 Per accedere alla parte orale, sarà necessario aver ottenuto almeno 18/30 nella prova scritta. PROVA ORALE La prova orale avverrà IN PRESENZA in aula con i docenti dell'insegnamento. La durata della prova orale è al massimo di 25 min. Lo studente può avere con sè solo la relazione tecnica. Lo studente verifica innanzitutto, insieme ai docenti, la correzione della sua prova scritta e la relativa formulazione del voto. Lo studente ha in questa fase la possibilità di rivedere il proprio compito per circa 10 min ed eventualmente chiedere chiarimenti ai docenti. Questa fase non contribuisce alla formulazione del voto finale, ma permette eventuali perfezionamenti, a giudizio dei docenti, del voto della prova scritta, qualora siano intercorsi problemi di interpretazione dell’elaborato. Segue la discussione dei contenuti della relazione tecnica di persona con i docenti dell'insegnamento. Questa parte ha la durata di circa 15 min. Lo studente potrà ottenere + 2 o -2 punti (più due o meno due punti). Lo studente porterà la relazione direttamente all'esame orale. Non è necessario che la consegni prima. Il voto finale dell'esame sarà ottenuto sommando il voto della prova scritta e il punteggio attribuito alla discussione della relazione tecnica. Nel caso il risultato ottenuto eccedesse i 30/30esimi, per l’attribuzione della lode al candidato la commissione potrà formulare al candidato una o più domande orali su tutto il programma 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.
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