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    Domenico DE FALCO

    Insegnamento di MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE

    Corso di laurea in INGEGNERIA GESTIONALE

    SSD: ING-IND/13

    CFU: 6,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00

    Periodo di Erogazione: Secondo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    ITALIANO

    Contenuti

    1. unità di misura.
    2. teoria dei vettori
    3. Cinematica e dinamica del corpo rigido.
    4. Moto rigido piano; curve polari, profili coniugati.
    5. Angoli di Eulero; Equazioni di Lagrange.
    6. Teoria e applicazione dei meccanismi
    7. Trasmissioni meccaniche
    8. Ingranaggi.
    9. Rotismi.
    10. Trasmissioni con organi flessibili
    11. Vibrazioni di un sistema di 1 grado di libertà
    12. Bilanciamento di corpi rigidi neil meccanismo.
    13. Bilanciamento delle forze di inerzia nei motori alternativi
    14. Dinamica del sistema a 2 gradi di libertà
    15. Rotordinamica

    Testi di riferimento

    Callegari Fanghella Pellicano - Meccanica applicata alle macchine ISBN-10: 8825173814; ISBN-13: 978-8825173819
    Della Pietra L.- Lezioni di Meccanica applicata alle macchine, Vol. I - ISBN9788879596879
    Della Pietra L.- Lezioni di Meccanica applicata alle macchine, Vol. II - ISBN9788879596916
    de Falco, Di Massa, Pagano - Teoria dei vettori, ISBN: 9781291725476
    de Falco, Di Massa, Pagano - Cinematica e dinamica del corpo rigido, ISBN: 9781291534139

    Obiettivi formativi

    comprendere il funzionamento dei meccanismi dal punto di vista cinematico e dinamico.
    Effettuare la scelta e il dimensionamento dei meccanismi

    Prerequisiti

    Disegno meccanico, analisi matematica, fisica matematica

    Metodologie didattiche

    Lezioni in aula videoproiezione della lavagna virtuale su PC e del software AUTOCAD per il disegno degli schemi meccanici
    Esercitazioni in aula mediante uso del proprio PC.
    Quando necessario, mediante una app proprietaria, sui cellulari degli studenti sono proiettate contenuti non rappresentabili sulla lavagna come immagini o link a siti web

    Metodi di valutazione

    Esame finale scritto in aula comprendente un esercizio numerico da risolvere anche con AUTOCAD e 1 domanda di teoria di durata media complessiva 1h30'

    Altre informazioni

    All'inizio del corso sono raccolte per gli effettivi presenti le seguenti informazioni:
    nome, cognome, matricola, indirizzo email.
    Ad ogni lezione è rilevata la presenza tramite la sottoscrizione di un foglio firme.
    Al termine della lezione gli allievi sono invitati a "votare la lezione" con un punteggio da 1 a 10 tramite google docs.
    Alla fine del corso è stilata una relazione conclusiva sulla base dei dati di presenza raccolti e le votazioni di ogni singola lezione

    website:
    http://mamsun.altervista.org

    Programma del corso

    1. Macchina ed albero di una macchina, moto rotatorio intorno ad un asse, azioni tra corpi, tipi di forza (inerzia, attrito, peso), punto posizione e punto fisico. Albero di una macchina. Coppia e potenza all'albero, Sistemi di forze equivalenti. Disegno meccanico, assi di simmetria e di rotazione, piano di sezione. Azioni tra corpi, schema di forza, punto posizione e punto fisico, sistemi di forze equivalenti, coppia di forze. Coppia e potenza all'albero di una macchina. Curve caratteristiche di funzionamento di una macchina e di un motore alternativo. ---- ----
    2. Costruzioni geometriche elementari. Assegnato un corpo rigido che si sposta nel piano mediante una barretta, determinare varie posizioni nel piano. Sistemi di forze equivalenti ---- ----
    3. "Posizione di un punto P/sistema di punti C in un riferimento (spostamento). Spostamento di P/C da una posizione ad un’altra Spostamento infinitesimo di P/C. Moto M di P/C in un intervallo dt. Spostamento infinitesimo elementare all’ istante t di P/C. Moto di P/C in dt come sequenza di spostamenti elementari esempi: moto rettilineo come sequenza di spostamenti elementari rettilinei; sequenza di moti rettilinei che danno luogo ad un moto non rettilineo. Velocità all’istante t in un moto M. Accelerazione all’istante t in un moto M. atto di moto; atto di moto rigido, teorema di Mozzi, riconoscimento di atti di moto traslatorio, rotatorio, rototraslatorio. Moti rigidi in un intervallo di tempo: traslatorio, rotatorio, rototraslatorio, rigido e sequenze di atti di moto. ---- ---- "
    4. Cinematica dei moti rigidi - Spostamento, equazioni finite, traiettoria, velocita, atto di moto, spostamento, moto, atto di moto, equazioni finite, traiettoria, velocita, traslatorio, rotatorio, rototraslatorio ---- ----
    5. Moti rigidi piani MRP centro di rotazione, polari, poligonali. Rotolamento di una curva su un’altra. esercizi sui moti rigidi e i moti relativi. Moti relativi. ---- Accelerazione nei moti rigidi (solo 9CFU) ---- . Accelerazione nei moti rigidi.
    6. Esercitazione dual link: Traiettorie, punti morti nel moto assegnato ---- ----
    7. Moti relativi, relativo di trascinamento assoluto. Moti rigidi relativi. Composizione di atti di moto rigido. Ngdl corpo rigido trascinato - Ngdl corpo rigido trascinato nel piano. ---- ----
    8. Coppia di corpi collegati cinematicamente (in moto relativo). Coppie cinematiche piane - Ngdl della coppia cinematica (piana). Forze (azioni) scambiate tra gli elementi di una coppia, Coppia scollegata, collegata rigidamente, rotoidale, prismatica, a camma,. ---- ----
    9. Meccanismi - Ngdl di un meccanismo: regola di Grubler - Esempi di meccanismi ---- ----
    10. Quadrilatero articolato: definizione e caratterizzazione cinematica degli elementi - Calcolo del Ngdl - Condizione di assemblabilità - Classificazione dei quadrilateri (Grashof) - Disegno schema in una posizione (analisi di posizione) - Disegno dello schema del meccanismo in una posizione per assegnate dimensioni - Analisi cinematica di posizione e velocità - Determinazione dei punti morti della manovella sul bilanciere - Determinazione della corsa angolare del bilanciere. Determinazione punti morti - Determinazione del CIR della biella. Analisi cinematica: diagrammi di posizione, velocità. ---- Analisi cinematica: diagrammi di posizione, velocità, accelerazione (solo 9CFU) ---- . Analisi cinematica: diagrammi di posizione, velocità, accelerazione.
    11. Manovellismo di spinta rotativo: - descrizione - analisi cinematica grafica - diagrammi di posizione e velocita nei meccanismi - Comportamento statico ---- Diagrammi di accelerazione nei meccanismi (solo 9CFU) ---- . Diagrammi di accelerazione nei meccanismi .
    12. Classificazione dei quadrilateri (Grashof) - Analisi cinematica analitica ---- ----
    13. Baricentro di un sistema di punti materiali - Moto relativo al baricentro. - Equazioni cardinali della dinamica nella prima forma - Teorema della quantità di moto - Teorema del momento della quantità di moto - Equazioni cardinali della dinamica nella seconda forma - Lavoro elementare di un sistema di forze - Teorema delle forze vive o dell’energia cinetica di un sistema materiale - Diagr. di corpo libero ---- Teorema delle forze vive o dell’energia cinetica per un sistema materiale di corpi rigidi (solo 9CFU) ---- . Teorema delle forze vive o dell’energia cinetica per un sistema materiale di corpi rigidi -.
    14. Derivata di un vettore variabile con t, rispetto a t - Formula di Poisson - ---- Accelerazione nei moti relativi - Diagrammi di accelerazione nei meccanismi - manovellismo di spinta rotativo - quadrilatero articolato - glifo oscillante ---- . Accelerazione nei moti relativi - Diagrammi di accelerazione nei meccanismi - manovellismo di spinta rotativo - quadrilatero articolato - glifo oscillante.
    15. Analisi cinematica nel glifo oscillante - Diagramma di posizione - Diagr. di velocità ---- Diagr. di accelerazione (solo 9CFU) ---- . Diagr. di accelerazione.
    16. Meccanismo a rapido ritorno. Diagramma di velocità nel MRR - Accelerazione nei moti rigidi - Formula di Poisson ---- ----
    17. Giunti di trasmissione: generalità - giunto di Oldham: funzionamento cinematico - giunto di Cardano: funzionamento cinematico polari della croce nel giunto di Oldham - rapp. di trasmissione nel giunto di Cardano - soluzione omocinetica basata sull'uso del giunto di Cardano ---- ----
    18. Giunto di Cardano: funzionamento cinematico - Calcolo del rapporto di trasmissione del giunto ---- ----
    19. Meccanismi a camma - Meccanismo di comando valvola nei motori a 4T - Diagramma di alzata - Alcuni tipi di meccanismo a camma - Analisi cinematica con il metodo del meccanismo equivalente - meccanismo con camma a disco eccentrico e cedente (a piattello o a rotella) punteria o bilanciere - Analisi cinematica con il metodo dell' equazione ausiliaria - meccanismo con camma a disco eccentrico e cedente punteria o bilanciere, a piattello o a rotella punteria o bilanciere, a piattello o a rotella. ---- Meccanismo con camma a disco a profilo arbitrario e cedente (solo 9CFU) ---- . Meccanismo con camma a disco a profilo arbitrario e cedente.
    20. Costruzione dei profili coniugati-date le polari e un profilo-metodo delle normali-metodo di inviluppo-Costruzione simultanea per punti mediante la curva ausiliaria per inviluppo-Descrizione dei meccanismi a camma-Meccanismo di comando valvola nei motori a 4T-Diagramma di alzata-Alcuni tipi di meccanismo a camma: analisi cinematica ---- ----
    21. Diagramma di alzata-Analisi cinematica dei meccanismi a camma a cerchio eccentrico ---- Analisi cinematica dei meccanismi a camma con profilo generico (eq ausiliaria) (solo 9CFU) ---- . Analisi cinematica dei meccanismi a camma con profilo generico (eq ausiliaria).
    22. completamento meccanismi a camma retta e angolo di spinta-Ruote di frizione-grandezze fondamentali-superfici coniugate cilindriche-coniche ---- ----
    23. completamento Ruote di frizione-superfici coniugate-cilindriche coniche-Ingranaggi-Grandezze fondamentali ---- ----
    24. Caratteristiche delle ruote dentate con denti a profilo cicloidale e ad evolvente. ---- ----
    25. Introduzione ai rotismi: rotismi ordinari ed epicicloidali. ---- ----
    26. Esercizio rotismo epicicloidale riduttore ---- Rotismo differenziale nelle autovetture: schema e caratteristiche di funzionamento (solo 9CFU) ---- .


    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    1. Units of measure.
    2. Vectors theory
    3. Kinematics and dynamics of rigid body
    4. Planar rigid motion
    5. Euler angles
    6. Theory and application of mechanisms
    7. Mechanical transmissions
    8. Gears
    9. Gearing: ordinary simple and compound
    10. Transmissions with flexible bodies
    11. Vibrations of a 1 - degree of freedom system
    12. Balancing rigid bodies in mechanism
    13. Inertia forces balancing in reciprocating engines
    14. Dynamics of 2 - degrees of freedom system
    15. Rotordynamics

    Textbook and course materials

    Callegari Fanghella Pellicano - Meccanica applicata alle macchine ISBN-10: 8825173814; ISBN-13: 978-8825173819
    Della Pietra L.- Lezioni di Meccanica applicata alle macchine, Vol. I - ISBN9788879596879
    Della Pietra L.- Lezioni di Meccanica applicata alle macchine, Vol. II - ISBN9788879596916
    de Falco, Di Massa, Pagano - Teoria dei vettori, ISBN: 9781291725476
    de Falco, Di Massa, Pagano - Cinematica e dinamica del corpo rigido, ISBN: 9781291534139

    Course objectives

    understand the working mode of the mechanisms from the kinematic and dynamic point of view. Making the choice and design of mechanisms

    Prerequisites

    Mechanical drawing, mathematical analysis, mathematical physics

    Teaching methods

    Classroom lessons with video projection of virtual blackboard on PC and AUTOCAD software for drawing mechanical diagrams
    Classroom exercises using the own PC
    When needed, through a proprietary app, non-representable content on the board as images or links to websites are projected on students' phones

    Evaluation methods

    Final oral exam in the room including a numerical exercise to be solved also with AUTOCAD and 1 question of theory with an average overall duration 1h30'

    Other information

    At the beginning of the course, the following information is collected for the actual staff:
    name, surname, matriculation number, email address.
    At each lesson the presence is detected by signing a signature sheet.
    At the end of the lesson the students are invited to "rate the lesson" with a score of 1 to 10 by google docs.
    At the end of the course a final report is drawn up on the basis of the attendance data collected and the votes of each individual lesson

    website:
    http://mamsun.altervista.org

    Course Syllabus

    1. Machine and machine shaft, rotary motion around an axis, forces between bodies, types of force (inertia, friction, weight), position point and physical point. Machine shaft. Torque and power at the shaft, systems of equivalent forces. Mechanical drawing, axes of symmetry and rotation, section plane. Forces between bodies, force scheme, position point and physical point, systems of equivalent forces, torque. Torque and power at the machine shaft. Operating characteristic curves of a machine and a reciprocating engine. ---- ----
    2. Elementary geometric constructions. Given a rigid body moving in a plane by means of a rod, determine various positions in the plane. Equivalent force systems.
    3. "Position of a point P/system of points C in a reference frame (displacement). Displacement of P/C from one position to another. Infinitesimal displacement of P/C. Motion M of P/C in an interval dt. Elementary infinitesimal displacement at time t of P/C. Motion of P/C in dt as a sequence of elementary displacements. Examples: rectilinear motion as a sequence of elementary rectilinear displacements; sequence of rectilinear motions that give rise to a non-rectilinear motion. Velocity at time t in a motion M. Acceleration at time t in a motion M. Act of motion; act of rigid motion, Mozzi's theorem, recognition of acts of translational, rotary, roto-translational motion. Rigid motions in a time interval: translational, rotary, roto-translational, rigid and sequences of acts of motion. ---- ----"
    4. Kinematics of Rigid Motion - Displacement, Finite Equations, Trajectory, Velocity, Act of Motion, Displacement, Motion, Act of Motion, Finite Equations, Trajectory, Velocity, Translational, Rotational, Rototranslational ---- ----
    5. Rigid plane motions (MRP): center of rotation, polar motions, and polygonal motions. Rolling of one curve over another. Exercises on rigid motion and relative motion. Relative motions. Acceleration in rigid motion (9CFU only). Acceleration in rigid motion.
    6. Dual link exercise: Trajectories, dead spots in the assigned motion ---- ----
    7. Relative motions, relative motions of absolute drag. Relative rigid motions. Composition of rigid motions. Ndof rigid body dragged - Ndof rigid body dragged in the plane. ---- ----
    8. Pair of kinematically connected bodies (in relative motion). Plane kinematic pairs - Ndof of the (plane) kinematic pair. Forces (actions) exchanged between the elements of a pair. Unconnected, rigidly connected, revolving, prismatic, cam-type pairs. ---- ----
    9. Mechanisms - Ndof of a mechanism: Grubler's rule - Examples of mechanisms ---- ----
    10. Articulated quadrilateral: definition and kinematic characterization of the elements - Calculation of the Ndof - Condition for assembly - Classification of quadrilaterals (Grashof) - Drawing of the schematic in one position (position analysis) - Drawing of the mechanism schematic in one position for given dimensions - Kinematic analysis of position and velocity - Determination of the dead points of the crank on the balance wheel - Determination of the angular travel of the balance wheel. Determination of dead points - Determination of the CIR of the connecting rod. Kinematic analysis: position, velocity diagrams. ---- Kinematic analysis: position, velocity, acceleration diagrams (9CFU only) ----. Kinematic analysis: position, velocity, acceleration diagrams.
    11. Rotary thrust crank mechanism: - description - graphical kinematic analysis - position and velocity diagrams in mechanisms - Static behavior ---- Acceleration diagrams in mechanisms (9CFU only) ----. Acceleration diagrams in mechanisms.
    12. Classification of Quadrilaterals (Grashof) - Analytical Kinematic Analysis ---- ----
    13. Center of gravity of a system of material points - Motion relative to the center of gravity. - Cardinal equations of dynamics in the first form - Momentum theorem - Momentum-momentum theorem - Cardinal equations of dynamics in the second form - Elementary work of a system of forces - Theorem of dynamic forces or kinetic energy of a material system - Free-body diagrams ---- Theorem of dynamic forces or kinetic energy for a material system of rigid bodies (9CFU only) ----. Theorem of living forces or kinetic energy for a material system of rigid bodies -.
    14. Derivative of a vector varying with t, with respect to t - Poisson's formula - ---- Acceleration in relative motion - Acceleration diagrams in mechanisms - rotary push crank mechanism - articulated quadrilateral - oscillating glyph ----. Acceleration in relative motion - Acceleration diagrams in mechanisms - rotary thrust crank mechanism - articulated quadrilateral - oscillating glyph.
    15. Kinematic analysis in the oscillating glyph - Position diagram - Velocity diagram ---- Acceleration diagram (9CFU only) ----. Acceleration diagram.
    16. Rapid return mechanism. Velocity diagram in the MRR - Acceleration in rigid motion - Poisson's formula ---- ----
    17. Transmission joints: general information - Oldham joint: kinematic operation - Cardan joint: kinematic operation of the polar cross in the Oldham joint - transmission ratio in the Cardan joint - homokinetic solution based on the use of the Cardan joint ---- ----
    18. Cardan Joint: Kinematic Operation - Calculating the Joint's Transmission Ratio ---- ----
    19. Cam mechanisms - Valve control mechanism in 4-stroke engines - Lift diagram - Some types of cam mechanism - Kinematic analysis with the equivalent mechanism method - mechanism with eccentric disc cam and follower (plate or roller) tappet or rocker arm - Kinematic analysis with the auxiliary equation method - mechanism with eccentric disc cam and follower tappet or rocker arm, plate or roller tappet or rocker arm, plate or roller. ---- Mechanism with arbitrary profile disc cam and follower (9CFU only) ----. Mechanism with disc cam with arbitrary profile and yielding.
    20. Construction of conjugate profiles - given polars and a profile - normal method - envelope method - Simultaneous construction by points using the auxiliary envelope curve - Description of cam mechanisms - Valve control mechanism in 4-stroke engines - Lift diagram - Some types of cam mechanism: kinematic analysis ---- ----
    21. Lift diagram - Kinematic analysis of eccentric circle cam mechanisms ---- Kinematic analysis of cam mechanisms with generic profile (auxiliary eq) (9CFU only) ----. Kinematic analysis of cam mechanisms with generic profile (auxiliary eq).
    22. Completion of straight cam mechanisms and thrust angle - Friction wheels - Fundamental quantities - Cylindrical-conical conjugated surfaces ---- ----
    23. Completion of Friction Wheels - Conjugated Surfaces - Conical Cylindrical - Gears - Fundamental Quantities ---- ----
    24. Characteristics of gear wheels with cycloidal and involute teeth. ---- ----
    25. Introduction to gear trains: ordinary and epicyclic gear trains. ---- ----
    26. Epicyclic reduction gearing operation ---- Differential gearing in cars: diagram and operating characteristics (9CFU only) ----. Differential gearing in cars: diagram and operating characteristics (9CFU only)

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