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MECCANICA DELLE MACCHINE PER L'AUTOMAZIONE

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2022/2023
Docente
RAFFAELE DI GREGORIO
Crediti formativi
6
Percorso
Ingegneria dell'automazione
Periodo didattico
Primo Semestre
SSD
ING-IND/13

Obiettivi formativi

Si tratta di un corso di base nel settore meccanico che, partendo dai fondamenti teorici della meccanica, fornisce i concetti ed i metodi fondamentali per l'analisi cinematica e dinamica dei sistemi meccanici, con riferimento ad alcune applicazioni tipiche del settore dell'automazione industriale.
Durante il corso, lo studente acquisirà l'abilità di analizzare e modellare i sistemi meccanici applicando le suddette conoscenze a sistemi meccanici tipici.

Prerequisiti

Conoscenze di base di Analisi Matematica, di Geometria e di Fisica Generale.

Contenuti del corso

RICHIAMI DI ALGEBRA E GEOMETRIA: Vettori libero ed applicati; Matrici di rotazione; Tensori (Rif. [1], Capp. I e II)
CINEMATICA DEL PUNTO MATERIALE: Traiettoria; Velocità; Accelerazione; Moto piano (Rif. [1], Cap. V)
CINEMATICA DEL CORPO RIGIDO (c.r.): Postura (posizione+orientamento) di un c.r.; Velocità angolare; Formula di Poisson; Invariante scalare; Vettori caratteristici del campo di velocità di un c.r.; Equivalenza e somma di campi di velocità; Asse di Mozzi; Accelerazioni: teorema di Rivals; Moti relativi;
Moto piano (m.p.): postura di un c.r. nel m.p., centro di istantanea rotazione, teorema di Rivals nel m.p., centro delle accelerazioni (Rif. [1], Capp. VI e VII; Rif. [3], Cap. V)
CINEMATICA DEI SISTEMI VINCOLATI: Vincoli; Gradi di libertà (gdl); Coordinate lagrangiane; Spostamenti; Cinematica dei meccanismi (Rif. [1], Cap. VIII; Rif.[2]; Rif. [3] Cap.6)
SISTEMI DI FORZE (sf): Concetto di forza; Momento di una forza; Risultante e momento risultante di un sf; Teorema di trasposizione dei momenti; Equivalenza fra sf; Riduzione di un sf ad una unica forza più una unica coppia; Invariante scalare; Asse centrale di un sf; sf equilibrati; sf piani: riduzione ad una unica forza (Rif. [1], Cap. III)
DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE: Leggi della dinamica; Sistemi di riferimento assoluti e relativi; Impulso; Quantità di moto; Momento della quantità di moto; Lavoro e potenza; Energia cinetica; Teorema delle forze vive. (Rif. [1], Cap. X)
DINAMICA DEI SISTEMI DI PUNTI MATERIALI: Baricentro; Quantità di moto; Momento della quantità di moto; Forze d'inerzia; Equazioni del moto ed equazioni di D'Alembert; Energia cinetica; Principio di conservazione dell'energia (Rif. [1], Capp. XI e XII)
GEOMETRIA DELLE MASSE: Baricentro; Momento d’inerzia rispetto ad un asse; Momenti d’inerzia centrifughi; Tensore d’inerzia; Teorema di Huyghens; Assi principali d’inerzia ed assi centrali d’inerzia; Momenti d’inerzia di solidi con geometrie semplici (Rif. [1], Cap. IV; Rif. [2]).
DINAMICA DEL CORPO RIGIDO: Quantità di moto; Momento della quantità di moto; Risultante delle forze d’inerzia; Risultante dei momenti delle forze d’inerzia; Equazioni di Newton-Eulero; Energia cinetica; Masse di sostituzione; Modello dinamico del corpo rigido che si muove di moto piano (Rif. [1], Capp. XI e XII; Rif. [2]; Rif. [3], Cap. 11)
DINAMICA DEI MECCANISMI: Classificazione dei vincoli in base al modello matematico del vincolo; Reazioni vincolari; Formula di Grubler; Metodo del corpo libero; Principio dei lavori virtuali (PLV); Equazioni di Lagrange; Utilizzo del PLV per la soluzione dei problemi di statica dei meccanismi con un gdl; Dinamica dei meccanismi con un gdl; Modello dinamico del manovellismo di spinta, compensazione delle forze d'inerzia (Rif. [1], Capp. XI e XII; Rif. [2]; Rif. [3], Cap. 6 (par. 6.6) e Cap. 12)
VIBRAZIONI DI SISTEMI AD UN GDL: Molle; Smorzatori; Vibrazioni libere; Vibrazioni forzate. (Rif. [3], Cap. 14: parr. 14.1 – 14.2 – 14.3; Rif. [2])
DINAMICA DEI ROTORI: Squilibrio statico e dinamico; Equilibratura dei rotori; Velocità critiche flessionali (Rif. [3], Cap. 15: parr. 15.1 – 15.2 – 15.3 (punti (a), (b) e (c)) – 15.4 – 15.5; Rif. [2])
MECCANISMI CON CAMME: Legge di moto del cedente; Tracciamento di una camma; Analisi cinetostatica; Angolo di pressione; Sottotaglio; Leggi di moto elementari.
ROTISMI: Trasmissione del moto con ruote dentate (principi generali); R. ordinari; R. epicicloidali; Differenziale; Rapporti fra i momenti esterni agenti su di un R. (Rif. [3], Capp.7 e 8; Rif. [2])

(°)IL PROGRAMMA DETTAGLIATO È RIPORTATO NELLA SEZIONE “DISPENSE” DEL SITO WEB DEL CORSO

Metodi didattici

Durante il corso gli argomenti sono affrontati sia da un punto di vista teorico che da un punto di vista applicativo. In particolare, per ogni argomento sono proposti vari esercizi la cui soluzione è in parte affrontata a lezione ed in parte lasciata allo studente come strumento di autoverifica.

Modalità di verifica dell'apprendimento

In sede d' esame sarà verificata, anche tramite lo svolgimento di esercizi, la conoscenza organica degli argomenti svolti a lezione.
In particolare, lo studente dovrà mostrare 1) di conoscere gli argomenti trattati a lezione rispondendo ad alcune (due/tre) domande e 2) di essere in grado di usare gli strumenti teorici forniti a lezione applicandoli all'analisi e/o modellazione di un sistema meccanico.

Il superamento dell'esame è prova di aver acquisito le conoscenze e le abilità specificate negli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Testi di riferimento

Tutti gli argomenti trattati a lezione sono contenuti nei seguenti testi/files a cui fanno riferimento le indicazioni riguardanti capitolo/paragrafo riportate nel programma:
[1] M.S. Mongiovì, “Appunti di Meccanica Razionale”, Ed. 2011.
[2] File “Materiale Didattico Integrativo (fotocopie, lucidi, note su argomenti specifici)” scaricabile, previa autenticazione, dalla sezione “Dispense (DM 270/04)” del sito del corso (http://www.unife.it/ing/informazione/Fond-mecc-tecnica/dispense-dm-270-04/ )
[3] Funaioli, E., Maggiore, A. e Meneghetti, U., "Lezioni di MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE – Prima Parte: Fondamenti di Meccanica delle Macchine", Ed. Patron, Bologna, Edizione del 2005.
Inoltre, nella sezione “Dispense (DM 270/04)” del sito del corso (http://www.unife.it/ing/informazione/Fond-mecc-tecnica/dispense-dm-270-04/ ) sono disponibili alcuni file che integrano i contenuti dei tre testi sopra richiamati ed una sottocartella “Testi di Approfondimento” che contiene i seguenti testi liberamente scaricabili in rete dai siti degli autori o da siti autorizzati dagli stessi:
[4] G. De Cecco, R. Vitolo, “Note di Calcolo Matriciale”, Ed. 2007
[5] G. De Cecco, R. Vitolo, “Note di Geometria ed Algebra”, Ed. 2007
[6] R. Esposito, “Appunti dalle Lezioni di Meccanica Razionale”, Ed. 1998
[7] T.R. Kane, D.A. Levinson, “Dynamics: Theory and Applications”, Ed. 1985
[8] A. Marzocchi, “Lezioni di Meccanica Razionale”, Ed. 2010
Infine, sono liberamente scaricabili in rete dai siti degli autori molti altri testi. Ad esempio, dal sito del Prof. Alberto Strumia (http://www.albertostrumia.it/libri/didattica.html) è possible scaricare liberamente I singoli capitoli in formato pdf e l’indice del testo in due volumi:
[9] A. Strumia, “Meccanica Razionale”, Casa Editrice Nautilus, 2a Ed. 1996
Altri testi sono disponibili presso le biblioteche di UNIFE, tra cui
[10] V. Franceschini, C. Vernia, “Meccanica Razionale per Ingegneria”, Ed. Pitagora, 2011
[11] T. Levi-Civita, U. Amaldi, “Lezioni di Meccanica Razionale”, Ed. Zanichelli
[12] S. Nocilla, “Lezioni di Meccanica Razionale”, Ed. Levrotto & Bella