Esercizi costruzione macchine M: Molle

Esame di costruzione di macchine M

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica

25 giugno 2015

Esercizio 2

La sospensione mostrata in Figura è composta da una molla elicoidale di compressione, due piattelli guida molla e due snodi realizzati mediante collegamento forcella-perno-barra. Ipotizzando di impiegare un acciaio il cui diagramma di Goodman-Smith è riportato in Figura, si dimensioni la molla per n=10⁶ cicli. Si consideri una rigidezza pari a k, un rapporto di avvolgimento ω=6, una corsa massima Δ_max=75mm, una corsa di precarico Δ_pre=15mm. Dopo aver dimensionato la molla, se ne valuti la lunghezza libera L₀, nell’ipotesi di estremità chiuse e molate. Facendo opportune ipotesi sul ciclo di lavoro, si dimensionino inoltre i collegamenti forcella-perno-barra, impiegando una ghisa sferoidale per barra e forcella ed un acciaio St50 per il perno. Si disegni il complessivo dell’assieme.

Gruppo A

k=33N/mm

Molla elicoidale di compressione

n=10⁶ cicli

k=33 N/mm

w=6

corsa max Δ_max=75mm

Δ_pre=15mm

G=8.33

S=2.75

Acciaio St50 per perno

S_s=0.375

Calcola Δ F di precarico e la forza max alla quale è soggetta la molla

F_precarico = k * Δ_pre = 33 * 15= 495= F₀

F_max=k * (Δ_pre + Δ_max) = F₀

F=F_max= (Δ_pre + Δ_max)= 29₀₀₀ = F

F_res = 0.975

Adorario di ciclo e il variare dell’anno cos(a)

R_res = Δ F = -0.625 = F

R_res = 495

μ = ckFR= μ_Mc= 0,14

Utilizzo LTF nei valori dettati da clienti

FR = 0.125 + 0,425

Esame di costruzione di macchine M

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Meccanica

25 giugno 2015

Esercizio 2

La sospensione mostrata in Figura è composta da una molla elicoidale di compressione, due piattelli guida molla e due snodi realizzati mediante collegamento forcella-perno-barra. Ipotizzando di impiegare un acciaio il cui diagramma di Goodman-Smith è riportato in Figura, si dimensioni la molla per n=10⁶ cicli. Si consideri una rigidezza pari a k, un rapporto di avvolgimento ω=6, una corsa massima Δ_max=75mm, una corsa di precarico Δ_pre=15mm. Dopo aver dimensionato la molla, se ne valuti la lunghezza libera L₀, nell'ipotesi di estremità chiuse e molate. Facendo opportune ipotesi sul ciclo di lavoro, si dimensionino inoltre i collegamenti forcella-perno-barra, impiegando una ghisa sferoidale per barra e forcella ed un acciaio S_t50 per il perno. Si disegni il complessivo dell’assieme.

Gruppo A

k=33N/mm

Molla elicoidale di compressione

n=10⁶ cicli

k=33 N/mm

ω=6

Corsa max Δ_max=75 mm

Δ_pre=15 mm

G=G    S_t50 perno    GS barra e forcella

Scelgo d = 40 mm

b: Wd = 60 mm

Calcolo n° spire attive (Acciaio G = 83 GPa)

Gd = 64000:108 x 3.4 x 6316,29 ⇒ 14 spire attive

ntot = 14 + 2 (estrem. chiuse e molate)= 14 + 2g spire

Calcolo lunghezza a riposo:

L0=(n_tot +2) pi d + Δ_eff =(14 + 2 + 1g) . 10 + 83,66⇒83,66

Con Δeff =_F4 =₂₈₀₀ ≈ 83,66 mm

k_eff =_Gd 833 00 : 10 = _83*3.4 3345 N/mm 5/8 * 63.4

Individuamento perno-forcella-barra

Considero perno vincolato con forcella, gioco con barra

Hp: Gioco a ciclo pulsante

Da tabella:

Perno solso 36 = 60 MPa

S>0 = 500 MPa

4:m6 x 60 MPa

Bassa

forcella; Gs = carmax 60 MPa

Hp: Rapporti d'aspetto

d = d6 b = dd = 2d 5

Verifiche

• Verifica a flessione perno: _6LF4 =_2*F4 x _3* = 83.3πd32 63 =50 MPa
• δG*F = _16*F57d
• Verifica a taglio perno: Vpt= F = 63= σsol = 20 ΜPa πd2/4 πd2/4
• Verifica pressione ammessa (Gioco interferenza perno-forcella) forcella: d0 7 do> 1 2 min = σ amx = sol 3 (trust 6 MPa) Plmov/F