Appunti di Meccanica applicata alle macchine

Meccanica del veicolo

Introduzione [cap 1]

Macchine e meccanismi

• Sfruttano movimenti relativi interni per trasmettere potenza (macchina) o per trasformare il tipo di movimento (meccanismo). Anche se in realtà ogni volta che si trasmette il moto si trasmette potenza.
• Corpo rigido: può deformarsi ma nel funzionamento ciò si muove rigidamente.
• Es. Biella
• Corpi cedevoli: non dotati di resistenza indefinita, indisturbante dal punto di solido perfetti in cui sono considerate connessi.
• Es. Molla
• Corpi deformabili:
• Es. di un nailon
• Possono essere:
• Fluidi (es. olio idraulico)
• Corpi cinematici: collegano fra di loro i corpi, limitandone i movimenti relativi ottenendo in uscita un movimento desiderato. Es. biella e manovella.
• Telaio: corpo fisso a cui una macchina è fissata.
• Vincolante o cedevole. Ingressi per macchine cedevoli.

Tipi di macchine

• Idrauliche (membro fluido incomprimibile: liquidi)
• Termiche (membro fluido comprimibile: gas/vapori)
• Energetiche (trasformano l'energia)
• Elettriche
• Motori elettrici
• Generatori elettrici (a base di principio fisico di funzionamento)
• Operatrici: sono suddivise per settore.

Componenti

Ogni meccanismo è costituito da più componenti che possono essere anche dei sottoinsiemi di natura diversa (meccanica, elettrica, informatica, ecc.).

La progettazione funzionale si occupa di integrare componenti e sottoinsiemi in una unica macchina che svolge la specifica funzione.

• Es: cassette esaminatore Ore(compattatore bottiglie)

Tipi di meccanismi

• Realizzano un rapporto costante fra vel. di uscita e vel. di ingresso del meccanismo:
• Meccanismi per il moto/arazzo:
• Consentono di realizzare leggi di moto periodiche
• (sinistra destra o tornare a volo max. a destra violazione e intermittenza)
• Uso fune per macchine: sollevamento pes.
• Degressivi verticali ecc.

Il _{power train}: volvat dei cambi, freni ecc.

La _{trasmissione a fluido}: Trasmissione di potenza e basata sul flusso di un fluido all'interno dei condotti.

• Pneumatica (fluido comprimibile)
• Oleodinamica (fluido incomprimibile)

Esempi di meccanismi: leve, ruote con assae, pulegge, vite, cuneo ecc.

⇾ Dove poter applicare forze maggiori delle sole forze muscolarie

Lo _{quadrante articolato}

Lo _{mannovellismo} spinto

Lo _{glifo oscillante}

Trasmissioni meccaniche

Lo _{ingranaggio cilindrico:} Trasmettere potenza tra 2 assi: mediamento un rapp. costante tra le rispettive vel. angol.

• Ingranaggio ortogonale
• Ingranaggio epicicloidale
• Differenziale autoblocc.

Lo "2 vite senza fine": la rotaz delle vite determina quella della ruota a denti, elevatori a ella soccorpo.

Lo _{prontondo lineare o chiocciola e vite senza fine:} Consente il moto rotatorio della vita e questo traslatorio della chiocciola.

Lo _mac: moto unidirezionale: attreverso un sistomino consente la rotaz del tamburo in una sola direzione.

As. Ferro mavi

Lo _{croce di malta:} Consente di realizzare un moto intermittente del codente quando il movimento vola è dotato costante.

COPPIE CINEMATICHE

Costituisce una relazione di vincolo nel moto relativo fra 2 corpi, che idealizza le reali condizioni di moto fra le varie componenti dell'accoppiamento.

• Elementi che definiscono:
  • MOTO RELATIVO sono
    • N. gradi di libertà
    • Componenti di moto relativo ammesso
    • Elementi geometrici di riferimento fermi nel moto rel. e che possono essere considerati appartenenti ad ambedue i corpi
  • EL. CINEMATICI Superfici coniugate di solidi in due coppie, consentono la realizzazione del moto relativo prescritto.

CLASSIFICAZIONE in base al tipo di contatto fra gli el. di connessione.

• COPPIE INFERIORI: sono 6 coppie che possono essere realizzate con elementi in contatto superficiale
  1. COPPIA ROTODIALE
     • 1 G.L.
     • Moto rel. ROTATORIO attorno ad asse fisso, tutte altre spost. coppie

     es: Carriera porta utensili al tornio verticale

  2. COPPIA PRISMATICA
     • 1 G.L.
     • Moto rel. TRASLAT lungo l'asse della coppia

     es: Cursore trapano verticale

  3. COPPIA ELICODIALE
     • 1 G.L.
     • Tec. rel. ROTO TRASLAZION lungo l'asse della coppia con correlato un passo dell'elicoide

     es: Bullone

Glifo

R_gl = 3:4 - 2:6 - 0

a)

In (a) tutte e 3 vincolano in quanto il sistema ha 1 g.d.l per movimento planivincicolato.

Rottismo planembriato reale

R_gl = 3:6 - 2:5 - 6:2 = 2

CRITERI GEOMETRICI DI MOBILITA’

Le presenza di corpi cinematiche, oltre ad introdurre vincoli che diminuiscono il n. di g.d.l del sistema, può introdurre limitazioni geometriche al movimento dei corpi ai valori ammissibili per le coordinate libere.

Le SEI:

C’è un formato da 3 corpi di cui uno fuso (2) e 1 corpo volante. R_gl = 3:3 - 2:2

Allora P₁ si muove dentro un cerchio circolare di r_ap1 = l_a1 = b₁ = b_a1 = c_a1 la coordinata X e Y del p₁ e possono variare arbitrariamente a R in quanto sono limitate dal sistema N le cerniere scelte.

QUADRILATERO P: Ridurre la mobilità del meccanismo bisogna studiare le condizioni di intersezione di r_ap e ogni 3 italiano il corpo "muovo" l’intersezione tra le cerniere circolari e uno circonferenza.

CASO:

a)

Zona dove si può muovere il meccanismo.

Il quadrilatero può muoversi solo se K è limitato ad esterno del corpo (T figura portina chiara) 1. Altrimenti le posizioni limitate sono CONFIGURAZIONI SINGOLARI. 2. Una stecca connessa a telaio, che è casual della presenza del sistema, non può effettuare rotazione complete e deve BILANCERE (ex corpo ??)

Contatti Superficiali: Teoria di Hertz

La classificazione geometrica del contatto è puramente teorica poiché, nella realtà, i corpi si deformano sulle zone dei contorni esterni dando origine a distribuzioni della pressione di contatto di tipo "superoco".

Nei contatti superficiali occorre sempre in contatto almeno una superficie o area finita.

Teoria di Hertz

Si basa sulla meccanica del continuo (ambito in cui i corpi sono considerati deformabili) e si suppone che nelle zone di contatto si soddisfino queste Hp.

• Il campo elastico è isotropo, perfettamente elastico
• Forze normali sulle superf. di contatto (ignorato attrito)
• Aree di contatto piccole rispetto ai corpi
• Deformazioni piccole rispetto alle dimensioni delle zone di contatto

Contatto puntiforme

Contatto fra 2 sfere di r1 e r2, sotto l’azione di una forza Q, genera una zona di contatto circolare "tipo O".

• Conformità relative: ¹/_r1 + ¹/_r2
• Modulo equivalente di contatto: ¹/_E* = ^1-ν12/_E1 + ^1-ν22/_E2 (coef. Poisson)

Siccome linee carico e direzione di Q ≠ r si accetta: modulo elasticità lineare E ed elasticità volumetrica K (relazioni). Si trova l'espressione:

δ = K2 √^{Q3 r}/_E* dove X0 = √³Q / 4E, calcolo proporzionalità.

Distribuzione pressioni: distribuzione

O è del tipo ellissoidale con P = 0 ai bordi P_max al centro

• Pressi medio Q / πa²

Per ottenere P_max si segnala di volume del semi-ellissoide e quello del cilindro di uguale base e altezza pari alla forma.

• ³/₈ P_max πa² = ^Q/₃ πa²

Lo spostamento K₀

^P_max=₃: 2πk₁ ^{√3Q4 E}: dove K3= √¹⁶ 0,085 calcolo proporzionalità.

Deformazione

δ = k₂ √^{Q2 / E* dove K3 = k₂ 3 √16 0,085}

Queste formulazioni del contatto sfera-sfera sono estendibili al caso sfera-piano

L'erede K = 20αF/π