Corso di laurea in Ingegneria Meccanica e Meccatronica Corso di laurea in Ingegneria Meccanica e Meccatronica
(curriculum Meccanico & curriculum Meccatronico)
COSTRUZIONE DI MACCHINE COSTRUZIONE DI MACCHINE
E LABORATORIO E LABORATORIO
Marino Quaresimin
Obiettivo formativo
Fornire i principi del dimensionamento di p p componenti meccanici (in materiale isotropo) soggetti a sollecitazioni statiche e di fatica ad alto gg
numero di cicli
(9 crediti entrambi i curricula)
Fornire le conoscenze di base per l'analisi p
strutturale di componenti meccanici medianti codici di calcolo ad elementi finiti. (Elementi trave)
di calcolo ad elementi finiti. (Elementi trave)
(3 crediti curriculum Meccanico)
Argomenti trattati - I
•
Introduzione – Metodologia di sviluppo di un progetto/prodottoIntroduzione Metodologia di sviluppo di un progetto/prodotto•
Analisi e soluzione di strutture isostatiche e iperstatiche (calcolo reazioni vincolari e tracciamento diagrammi di sollecitazione)reazioni vincolari e tracciamento diagrammi di sollecitazione)
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Equazione linea elastica•
Ri hi i di i t d i t i li•
Richiami di resistenza dei materiali•
Analisi dello stato di tensione nei componenti meccanici perll it i i li i (t i fl i t li t i )
sollecitazioni semplici (trazione, flessione, taglio e torsione) e composte
•
T i i i i li hi di M h it i di i t•
Tensioni principali e cerchi di Mohr, criteri di resistenza•
Dimensionamento e verifica a resistenza statica e deformabilitàArgomenti trattati - II
•
Progettazione a fatica in presenza di storie di carico ad ampiezza costante e introduzione all’ampiezza variabile•
Introduzione al Calcolo ad elementi finiti di componenti meccanici. Teoria, esercizi ed esercitazioni al calcolatore (in laboratorio) finalizzate all'analisi lineare elastica di strutture modellate con elementi travemodellate con elementi trave.
Progettazione e verifica di componenti strutturali di interesse applicativo:
•
Progettazione dell’albero intermedio di un riduttore – (Sistemidi t i i i tti) (E it i i)
di trasmissione e cuscinetti) (Esercitazione a gruppi)
•
Travi curve e Serbatoi e recipienti in parete sottile (membrane)Atti ità i t ti i i Attività integrativa - sessioni sperimentali in laboratorio
sperimentali in laboratorio
Gruppi di 10-15 studenti/ durata un paio d’ore Gruppi di 10 15 studenti/ durata un paio d ore
• prove di rottura statica a trazione (determinazione delle caratteristiche di resistenza da utilizzare in fase di caratteristiche di resistenza da utilizzare in fase di progettazione)
• i l i i di di f ti
• simulazioni di prove di fatica
• applicazione di tecniche estensimetriche per la misura di deformazioni e carichi
• applicazioni di termografia all’infrarosso pp g
Testi consigliati
• M.Quaresimin, M.Zappalorto – Lezioni ed esercizi di
g
M.Quaresimin, M.Zappalorto Lezioni ed esercizi di Costruzione di Macchine – CLEUP
• A ti d ll l i i i d i l idi di i t ti
• Appunti delle lezioni, copie dei lucidi e dispense integrative
• Materiale in rete:
http://www.gest.unipd.it/~marinoq e Moodle
Altri testi in italiano e inglese Altri testi in italiano e inglese disponibili in biblioteca
• BELLUZZI, "Scienza delle Costruzioni" vol. I e II (Zanichelli)
• GIOVANNOZZI "C t i di M hi " (P t )
• GIOVANNOZZI, "Costruzione di Macchine" (Patron)
• JUVINALL, MARSHEK "Fondamenti della Progettazione dei Componenti delle Macchine" (Edizioni ETS)
• SHIGLEY, MISCHKE "Mechanical Engineering Design" V Ed. (McGraw-Hill)
• CHENG "Static and Strength of Materials" (McGraw-Hill)
• PIGHINI "Elementi Costruttivi delle Macchine" vol. I e II, (Masson)
• FUCHS "Metal Fatigue in Engineering" (J.Wiley & S.)
• HERTZBERG "Deformation and Fracture Mechanics o Engineering Materials" (J.Wiley & S.)
• SURESH "Fatigue of Materials" Ed.Cambridge University PressSURESH Fatigue of Materials Ed.Cambridge University Press
• DIETER “Engineering design : a materials and processing approach”
•• Manuali e formulari
• NUOVO COLOMBO "Manuale dell' Ingegnere" Ed HoepliNUOVO COLOMBO Manuale dell Ingegnere Ed. Hoepli
• DUBBEL “Manuale di ingegneria meccanica” Springer
• PETERSON "Stress Concentration Factors" J.Wiley & S.
• YOUNG, “Roark's Formulas for Stress and Strains VI” McGraw-Hill
• LE MONNIER "P t i il l l di l ti t tt li"
• LE MONNIER "Prontuario per il calcolo di elementi strutturali"
•• Collane di meccanica(testi molto semplici, consigliati per una consultazione veloce e per esempi applicativi)
• VIANELLO "Corso di meccanica applicata alle macchine" (Sansoni)
• STRANEO CONSORTI (tre volumi)
Lezioni ed orari
Lezioni frontali in aula più 1 o 2 sessioni integrative in p g laboratorio per attività sperimentale
ORARIO LEZIONI (aula B2)
( t tti!)ORARIO LEZIONI (aula B2)
(per tutti!)• Lunedi 11.00-12.30
• Martedi 9 15 10 45 14 15 15 45
• Martedi 9.15-10.45 14.15-15.45
• Mercoledì 9.15-10.45
laboratorio EF in aula di informatica il martedi 14-16 (per MC laboratorio EF in aula di informatica il martedi 14 16 (per MC comunicazioni a lezione),
aula prenotata tutto il pomeriggio per esercitazioni libereRICEVIMENTO su appuntamento, conferma a lezione)
COMUNICAZIONI via e-mail: Moodle
COMUNICAZIONI via e-mail: Moodle
ESAME
• Prova scritta con 2/3 esercizi e 2/3 domande aperte Prova scritta con 2/3 esercizi e 2/3 domande aperte
(3 ore) 20 punti esercizi e 10 teoria (necessaria sufficienza in entrambe le parti!)
le parti!)
• Discussione del compito con integrazione orale della parte
di t i ifi ( !) ll’ it i
di teoria e verifica (sempre!) sull’esercitazione.
• Durante la prova scritta è possibile consultare solamente il
formulario ufficiale disponibile in rete
Recapiti
MARINO QUARESIMIN
Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali Università di Padova
Stradella S.Nicola 3, 36100 Vicenza
Tel. 0444-998723 FAX 0444-998888
E-mail [email protected]
C d bbi i t d
Cosa dobbiamo intendere per
“Progettazione meccanica”? g
La progettazione di un componente va oltre il concetto di
M hi D i d l li l l t tt l è
Machine Design o del semplice calcolo strutturale, ma è invece una delle fasi di sviluppo prodotto e come tale DEVE invece una delle fasi di sviluppo prodotto e come tale DEVE
essere integrata con le attività di altre funzioni aziendali!
essere integrata con le attività di altre funzioni aziendali!
A tti ti li Aspetti gestionali
dell’area progettazione dell area progettazione
• Gestione delle metodologie e degli strumenti per la progettazione Gestione delle metodologie e degli strumenti per la progettazione (CAE: CAD, FEM, …)
• Gestione della documentazione tecnica Gestione della documentazione tecnica
– Progetti
– Normative e manuali di riferimento per la progettazioneNormative e manuali di riferimento per la progettazione
– Normative di riferimento per la sicurezza dei prodotti (es. DL 115-95) e per la responsabilità civile del produttore (es. DPR. 224-88)
– Normative sulla sicurezza (es. Direttiva Macchine e L 626-94) – Riviste tecniche e altro
• Gestione del Know-How aziendale
• Integrazione con le altre funzioni aziendali (R&D, Produzione, g ( , ,
Processo di sviluppo
di d tt
di un nuovo prodotto
•
Analisi del prodotto o della macchina e delle funzioni che deve svolgereAnalisi del prodotto o della macchina e delle funzioni che deve svolgere•
Definizione dei requisiti di progetto (incluse esigenze normative a cui deve rispondere la macchina o il componente in esame)deve rispondere la macchina o il componente in esame)
•
Individuazione dei componenti critici dal punto di vista funzionale, della resistenza e della sicurezzaresistenza e della sicurezza
•
Analisi comparativa di un ventaglio di possibili soluzioni e sintesi delle migliori soluzioni da analizzare in fase preliminare (con il migliori soluzioni da analizzare in fase preliminare (con il coinvolgimento molte funzioni aziendali!)•
Fase di progettazione (dimensionamento e/o verifica)•
Fase di progettazione (dimensionamento e/o verifica)•
Stesura del progetto preliminare•
Realizzazione serie prototipale•
Verifica prestazioni (comportamento e affidabilità)•
Engineering design : a materials and processing approach / G.E. Dieter
F tt i di ili ll
Fattori di rilievo nella progettazione
progettazione
• Caratteristiche meccaniche Caratteristiche meccaniche
– resistenza ai carichi applicati, all'usura, alla corrosione, ecc.
– rigidezza – rumorositàrumorosità – ……
• Costo Costo
• Estetica
• Funzionalità (manutenibilità)
• Peso/Ingombro Peso/Ingombro
• Prestazioni
Fase di progettazione
• Analisi della soluzione preliminare e valutazione dei parametri di p p progetto
• Schematizzazione strutturale del problema p
• Individuazione e schematizzazione delle condizioni di vincolo e di carico
• Analisi dello stato di sollecitazione presente sulla struttura
• Individuazione delle sezioni critiche
• Scelta dei materiali
• Dimensionamento (o verifica) sulla base dei parametri di Dimensionamento (o verifica) sulla base dei parametri di progetto (statica, a fatica, a deformabilità, a usura, altro)
• Definizione geometria finale Definizione geometria finale
S i i
Schematizzazione strutturale Metodologia di calcolo
C tt i ti h di
Sviluppo di un nuovo componente
Carichi agenti sul componente
Caratteristiche di resistenza dei
materiali
p materiali
impiegati
Esigenze normative
(Strutturali-Qualità-Sicurezza) (Strutturali Qualità Sicurezza)
procedura di dimensionamento procedura di dimensionamento a resistenza o deformabilità
• analisi dello stato di sollecitazione
(con stesura diagrammi Mf,( g , Mt, N, T)• espressione dello stato di tensione p
(oppure della deformata)( pp )in funzione delle caratteristiche geometriche della sezione
(incognite)
e dello stato di sollecitazione agente
• uguaglianza tra tensione equivalente o della deformata ai rispettivi valori limite (
amm,
amm,
amm)
• determinazione dei parametri geometrici della sezione (J, Wf o A)
• esecuzione della verifica per la condizione non imposta
(deformata o coefficiente di sicurezza)
