ITALIANO

L’insegnamento affronterà le principali tematiche dell’analisi e della progettazione degli elementi costruttivi delle macchine, con particolare riferimento ai fondamenti della meccanica dei materiali, al comportamento strutturale, alla teoria dell’elasticità, alla resistenza dei materiali in campo plastico, alla fatica, all’instabilità, agli effetti locali di intaglio, al rendimento meccanico e all’analisi funzionale e progettuale dei principali componenti meccanici, quali assi, alberi, giunzioni, cuscinetti, molle, ruote dentate e trasmissioni a cinghia.

Machine Design: An Integrated Approach. Robert L. Norton

Testi specifici per studenti stranieri/erasmus: NO (il testo suggerito è disponibile anche in lingua ingelese)

Gli obiettivi formativi sono declinabili attraverso i c.d. “descrittori di Dublino”:
Conoscenza e capacità di comprensione
Il corso si propone di fornire allo studente una solida preparazione sugli aspetti fondamentali del comportamento meccanico dei materiali e sui criteri di analisi e progettazione dei principali elementi costruttivi delle macchine, ai fini della valutazione della resistenza strutturale, della deformabilità e della durabilità dei componenti meccanici.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente dovrà essere in grado di interpretare correttamente una traccia progettuale e di leggere criticamente il disegno tecnico del componente o del sistema assegnato, ricavandone le informazioni utili ai fini dell’analisi meccanica. Dovrà inoltre saper schematizzare la struttura e i carichi agenti, individuare le sezioni critiche e le condizioni di massimo impegno, nonché sviluppare procedure di verifica e dimensionamento statico e a fatica dei principali componenti meccanici. Dovrà altresì saper applicare i criteri fondamentali per la scelta e la progettazione degli organi di macchina in relazione ai requisiti funzionali e costruttivi.
Autonomia di giudizio
Lo studente dovrà essere in grado di valutare criticamente le soluzioni progettuali considerate, verificandone la coerenza rispetto ai dati di progetto, alle condizioni di esercizio e ai requisiti di sicurezza, affidabilità e funzionalità. Dovrà inoltre saper apprezzare gli effetti delle scelte progettuali sul comportamento strutturale complessivo del componente o del sistema meccanico.
Abilità comunicative
Lo studente dovrà essere in grado di esporre con proprietà di linguaggio i fondamenti teorici e applicativi della costruzione di macchine, illustrando in modo chiaro i criteri di modellazione, le ipotesi adottate, i procedimenti di verifica e le soluzioni progettuali considerate. Dovrà inoltre saper utilizzare in modo appropriato il linguaggio tecnico proprio della disciplina.
Capacità di apprendimento
Al termine del corso lo studente dovrà aver acquisito gli strumenti metodologici necessari per approfondire in autonomia temi propri della costruzione di macchine, aggiornando le proprie conoscenze in relazione all’evoluzione delle metodologie di calcolo, delle soluzioni tecniche e dei riferimenti normativi.

Meccanica dei solidi. Scienza dei materiali.

Lezioni frontali da 2h ciascuna sui diversi temi della materia accompagnate da esercitazioni in aula sull'applicazione delle conoscenze acquisite.
Viaggi di istruzione NO
Lavoro in gruppo di studio NO

La verifica dell'apprendimento prevede una prova scritta, con esercizi sugli argomenti dell'insegnamento, che se ritenuta sufficiente dà accesso all'orale che verificherà le capacità di fare collegamenti critici, la capacità di sintesi e approfondimento.
E’ consentito usare prontuari, testi o materiali didattici durante la prova? SI
E’ consentito l’uso di strumenti o materiale informatico (PC, tablet, etc.)? NO
La prova scritta costituisce condizione necessaria per l’ammissione alla prova orale. Il voto finale, espresso in trentesimi, è attribuito esclusivamente sulla base della prova orale, che prevede la discussione dell’elaborato scritto e due quesiti sugli argomenti del corso. La valutazione tiene conto della correttezza metodologica, della preparazione teorica, della capacità di applicazione delle conoscenze, dell’autonomia di giudizio e della chiarezza espositiva. La discussione dell’elaborato concorre fino a 10/30, mentre ciascun quesito orale concorre fino a 10/30.

Al fine di rendere più efficace la preparazione finale e quindi il supermaneto dell'esame di profitto si suggerisce la frequenza in aula.

Materiali di supporto online SI
Slides usate dal docente caricate su Teams dell’insegnamento SI
Attività di tutorato NO
Insegnamento mutuato NO

Programma esteso del corso
Il corso si articola nei seguenti argomenti:
1. Introduzione al corso e iterazione progettuale — 2 ore
Inquadramento dei contenuti e delle finalità dell’insegnamento. Il processo di iterazione progettuale nell’analisi e nel dimensionamento dei componenti meccanici.
2. Richiami di teoria dell’elasticità — 4 ore
Richiami dei fondamenti della teoria dell’elasticità e dei principali strumenti metodologici per l’analisi meccanica dei componenti strutturali.
3. Analisi tensionale di strutture reali — 2 ore
Modellazione di strutture reali e analisi dello stato di sollecitazione nei componenti meccanici.
4. Richiami di scienza dei materiali — 2 ore
Proprietà dei materiali e principali prove meccaniche ai fini della scelta e della verifica dei componenti.
5. Elasticità e plasticità — 2 ore
Comportamento dei materiali in campo elastico e plastico e relative implicazioni per l’analisi strutturale.
6. Cinematismi di collasso plastico — 2 ore
Analisi dei meccanismi di collasso plastico di componenti strutturali metallici.
7. Fenomeni di fatica — 6 ore
Fondamenti dei fenomeni di fatica e criteri di verifica e dimensionamento a fatica dei componenti meccanici.
8. Meccanismi — 4 ore
Principi e modelli di funzionamento di meccanismi semplici e complessi, con riferimento anche al rendimento meccanico.
9. Alberi di trasmissione — 4 ore
Collegamenti, profili scanalati, giunti e calettamenti forzati. Verifica e dimensionamento statico e a fatica degli alberi di trasmissione.
10. Viti di manovra — 2 ore
Principi di funzionamento e criteri di dimensionamento delle viti di manovra.
11. Viti di tenuta — 2 ore
Principi di funzionamento e criteri di dimensionamento delle viti di tenuta.
12. Giunzioni bullonate — 2 ore
Verifica e dimensionamento statico e a fatica delle giunzioni bullonate.
13. Saldature — 2 ore
Principi di verifica e dimensionamento delle giunzioni saldate.
14. Cuscinetti a strisciamento e di rotolamento — 2 ore
Principi di funzionamento, criteri di scelta e dimensionamento dei cuscinetti.
15. Trasmissioni a cinghia — 2 ore
Principi di funzionamento e criteri di dimensionamento delle trasmissioni a cinghia.
16. Gruppi di sollevamento — 2 ore
Principi di funzionamento delle macchine semplici per il sollevamento e il trasporto.
17. Ruote dentate — 4 ore
Ruote di frizione, geometria delle ruote dentate e criteri di verifica e dimensionamento.
18. Molle — 2 ore
Principi di funzionamento e criteri di dimensionamento delle molle.
Totale ore: 48

Italian

The course will address the main topics related to the analysis and design of machine elements, with particular reference to the fundamentals of mechanics of materials, structural behavior, elasticity theory, the strength of materials in the plastic field, fatigue, instability, local notch effects, mechanical efficiency, and the functional and design analysis of the main mechanical components, including axles, shafts, joints, bearings, springs, gears, and belt drives.

Machine Design: An Integrated Approach. Robert L. Norton

Specific Books for foreign/erasmus students NO (the suggested book is available in English language too)

The intended learning outcomes are described according to the so-called “Dublin descriptors”:
Knowledge and understanding
The course aims to provide students with a solid background in the fundamental aspects of the mechanical behavior of materials and in the criteria for the analysis and design of the main machine elements, with reference to the evaluation of structural strength, deformability, and durability of mechanical components.
Applying knowledge and understanding
Students will be expected to correctly interpret a design assignment and critically read the technical drawing of the assigned component or system, extracting the information required for mechanical analysis. They will also be expected to schematize the structure and the acting loads, identify critical cross-sections and the most highly stressed conditions, and carry out static and fatigue verification and sizing procedures for the main mechanical components. In addition, they will be expected to apply the fundamental criteria for the selection and design of machine elements in relation to functional and constructional requirements.
Making judgements
Students will be expected to critically evaluate the design solutions considered, verifying their consistency with the design data, operating conditions, and the requirements of safety, reliability, and functionality. They will also be expected to assess the effects of design choices on the overall structural behavior of the component or mechanical system.
Communication skills
Students will be expected to present, using appropriate technical language, the theoretical and applied foundations of machine design, clearly explaining modelling criteria, adopted assumptions, verification procedures, and the design solutions considered. They will also be expected to use the technical terminology of the discipline appropriately.
Learning skills
At the end of the course, students will have acquired the methodological tools required to independently deepen their knowledge of machine design topics, updating their competencies in relation to the development of calculation methods, technical solutions, and relevant standards.

Mechanics of solids; material science.

Frontal lessons of 2 hours each on the different topics of the subject accompanied by exercises in the classroom on the application of the knowledge acquired.
Educational trips NO
Team study NO
Support material online NO
Slides used by the teacher on Teams YES
Tutoring NO
Class replicated NO.

The learning assessment includes a written test, with exercises on the teaching topics, which if deemed sufficient gives access to the oral exam which will test the ability to make critical connections, the ability to summarize and in-depth analysis.
Is it permitted to use handbooks, texts or teaching materials during the test? YES
Is the use of computer tools or materials (PCs, tablets, etc.) permitted? NO
The written test is a prerequisite for admission to the oral examination. The final grade, expressed out of 30, is awarded exclusively on the basis of the oral examination, which consists of a critical discussion of the written assignment and two questions on the course topics. The assessment is aimed at verifying the extent to which the intended learning outcomes have been achieved, with particular reference to the ability to elaborate on the course contents, methodological correctness, theoretical preparation, the ability to apply the methods of the discipline, independent judgement, and clarity of presentation. For the purpose of determining the final grade, the discussion of the written assignment counts for up to 10/30, while each of the two oral questions counts for up to 10/30.

In order to make final preparation more effective and thus successfully pass the exam, attendance in class is recommended.

Support material online YES
Slides used by the teacher on Teams YES
Tutoring NO
Class replicated NO.

Extended course
1. Introduction to the course and design iteration — 2 hours
Overview of the contents and aims of the course. The process of design iteration in the analysis and sizing of mechanical components.
2. Review of elasticity theory — 4 hours
Review of the fundamentals of elasticity theory and of the main methodological tools for the mechanical analysis of structural components.
3. Stress analysis of real structures — 2 hours
Modelling of real structures and analysis of the stress state in mechanical components.
4. Review of materials science — 2 hours
Material properties and main mechanical tests for the selection and verification of components.
5. Elasticity and plasticity — 2 hours
Material behaviour in the elastic and plastic fields and the related implications for structural analysis.
6. Plastic collapse mechanisms — 2 hours
Analysis of the plastic collapse mechanisms of metallic structural components.
7. Fatigue phenomena — 6 hours
Fundamentals of fatigue phenomena and criteria for the verification and fatigue sizing of mechanical components.
8. Mechanisms — 4 hours
Principles and operating models of simple and complex mechanisms, including mechanical efficiency.
9. Transmission shafts — 4 hours
Connections, splined shafts, couplings, and interference fits. Static and fatigue verification and sizing of transmission shafts.
10. Power screws — 2 hours
Operating principles and sizing criteria for power screws.
11. Fastening screws — 2 hours
Operating principles and sizing criteria for fastening screws.
12. Bolted joints — 2 hours
Static and fatigue verification and sizing of bolted joints.
13. Welded joints — 2 hours
Principles for the verification and sizing of welded joints.
14. Sliding and rolling bearings — 2 hours
Operating principles, selection criteria, and sizing of bearings.
15. Belt drives — 2 hours
Operating principles and sizing criteria for belt drives.
16. Lifting systems — 2 hours
Operating principles of simple machines for lifting and transport.
17. Gears — 4 hours
Friction wheels, gear geometry, and criteria for the verification and sizing of gears.
18. Springs — 2 hours
Operating principles and sizing criteria for springs.
Total hours: 48