Progettazione funzionale - Riassunto dell'intero corso

Progettazione funzionale

Cinematica

Richiami di cinematica

Coppie cinematiche

La principale caratteristica dei sistemi meccanici è quella di essere costituiti da più corpi (membri), collegati fra loro in modo opportuno. A seguito di tali legami (vincoli) risultano limitate le possibilità di movimento di ciascun membro relativamente agli altri, ossia il numero dei gradi di libertà del singolo membro e di tutta la macchina.

Si definisce coppia il sistema formato da 2 membri contigui collegati: se tra di essi esiste un movimento relativo (cioè il sistema ha almeno 1 g.d.l.) si ha una coppia cinematica.

Le coppie sono caratterizzate essenzialmente dallo spostamento relativo dei membri a contatto, che dipende dalla forma delle superfici che sono in contatto durante il moto: tali superfici sono dette superfici coniugate.

Uno stesso spostamento relativo fra i membri può essere ottenuto con differenti coppie di superfici coniugate: l’effettiva forma costruttiva ha influenza sulla trasmissione delle forze, l’usura, l’ingombro, ecc.

Progettazione funzionale

Cinematica

Richiami di cinematica

Coppie cinematiche

La principale caratteristica dei sistemi meccanici è quella di essere costituiti da più corpi (membri), collegati fra loro in modo opportuno. A seguito di tali legami (vincoli) risultano limitate le possibilità di movimento di ciascun membro relativamente agli altri, ossia il numero dei gradi di libertà del singolo membro e di tutta la macchina.

Si definisce coppia il sistema formato da 2 membri contigui collegati: se tra di essi esiste un movimento relativo (cioè il sistema ha almeno 1 g.d.l.) si ha una coppia cinematica.

Le coppie sono caratterizzate essenzialmente dallo spostamento relativo dei membri a contatto, che dipende dalla forma delle superfici che sono in contatto durante il moto: tali superfici sono dette superfici coniugate.

Uno stesso spostamento relativo fra i membri può essere ottenuto con differenti coppie di superfici coniugate: l’effettiva forma costruttiva ha influenza sulla trasmissione delle forze, l’usura, l’ingombro, ecc.

In figura sono visualizzati diversi esempi di sistemi che realizzano lo stesso spostamento relativo con diverse modalità.

• Coppia prismatica: albero accoppiato con fori prismatico (accoppiamento di forma con contatto superficiale)
• Guida e pattino: slitta di macchina utensile (accoppiamento di forza con contatto superficiale)
• Guida volvente: guida lineare a ricircolo di sfere (accoppiamento di forma con contatto puntuale)

Dal punto di vista cinematico si distinguono:

• Contatti di strisciamento
• Contatti di rotolamento
• Contatti di urto

Dal punto di vista realizzativo si distinguono:

• Accoppiamenti di forma (es: perno cilindrico in sede cilindrica)
• Accoppiamenti di forza (es: bloccaggio di un pezzo in una pinza)

Tutte le coppie possono essere realizzate in entrambi i modi: gli accoppiamenti di forza sono monolaterali ed il contatto è mantenuto da opportune forze e momenti.

In relazione alla geometria del contatto si hanno:

• Contatti puntiformi (es: cuscinetto a sfere)
• Contatti lineari (es: cuscinetto a rulli)
• Contatti superficiali (es: vite-madrevite)

Si indica come classe di una coppia cinematica il numero di gradi di libertà nel moto relativo.

Coppie cinematiche inferiori

Si definiscono coppie elementari o inferiori quelle coppie rigide che sono realizzabili tramite contatti di superficie: le superfici coniugate sono rigide, identiche e combacianti.

Nell’uso corrente le coppie elementari sono spesso considerate solo quelle che lasciano 1 grado di libertà.

Coppie cinematiche superiori

Si definiscono superiori le coppie cinematiche che non sono inferiori; esse non sono in alcun modo realizzabili tramite contatti di superficie ma esclusivamente tramite contatti lineari o puntiformi. Tutte le coppie tra membri non rigidi sono anche esse classificate come superiori (per es. accoppiamento puleggia-flessibile; fluido-condotti di turbina).

La camma piana è una coppia superiore; essa lascia 2 gradi di libertà nel moto relativo dei membri collegati: vengono consentite la traslazione in direzione tangenziale e la rotazione, mentre viene impedita la traslazione nella direzione normale alle superfici coniugate nel punto di contatto.

Esempi di coppie inferiori

Coppia rotoidale

Permette la rotazione del membro A intorno a un asse, la traslazione lungo lo stesso asse è impedita da anelli o risalti.

Coppia prismatica

Coppia elicoidale

Esempio di coppia elicoidale costituita da una vite e da una madrevite.

Coppia sferica

Esempio di coppia sferica nella qua