Meccanica applicata alle macchine

Appunti del corso annuale completo relativo all'anno accademico 2018/2019 (esito esame: 30/30).

Argomenti trattati nel primo semestre:
-composizione dei meccanismi (definizioni iniziali, macchina, membro, elemento cinematico, coppia cinematica, coppie indipendenti, combacianti, elementari, accoppiamenti di forma e di forza, coppie inferiori e superiori, catene cinematiche semplici e composte, meccanismo, movente e cedente, sistema articolato, formula di Kutzbach/Grübler per il calcolo dei gradi di libertà, quadrilatero articolato con studio cinematico in termini di velocità e accelerazioni di tutti i punti con le relative convenzioni)
-lavori e rendimento (teorema delle forze vive, regime assoluto e periodico, rendimento meccanico, istantaneo e medio, rendimento per macchine in serie ed in parallelo, moto retrogrado)
-attrito (moto relativo con attrito, angolo di attrito cinetico, leggi di Coulomb, tipologie di lubrificazione, attrito statico, attrito volvente, raggio dell'area di contatto nel contatto sfera/sfera e cilindro/cilindro, distribuzione indicativa di pressione, coefficiente di attrito volvente)
-coppia rotoidale (risoluzione senza e con attrito, circolo di attrito, calcolo rendimento della coppia rotoidale e del moto retrogrado)
-coppia prismatica (risoluzione senza e con attrito nei vari casi, rendimento della coppia rotoidale e del moto retrogrado)
-coppia elicoidale (calcolo delle 3 forme del rendimento)
-ipotesi di Reye (applicazione dell'ip. di Reye per trovare la distribuzione di pressione nel contatto fra pattino piano non lubrificato, perno di spinta, ceppo-puleggia)
-modelli piani di veicoli su ruote (risoluzione del caso ideale e reale per ruota trascinata, frenata e motrice, caso reale di veicolo a due ruote in piano e in salita, caso reale di veicolo a due ruote trascinato in salita)
-calcolo vettoriale con formalismo matriciale (prodotto scalare, prodotto vettoriale, operatore matrice antisimmetrica)
-moto di un corpo rigido e velocità angolare (formula fondamentale della cinematica dei moti rigidi, moto piano di un corpo rigido, centro di istantanea rotazione, accelerazioni, centro delle accelerazioni e circonferenza dei flessi)
-glifo a croce/giunto di Oldham (polare mobile e polare fissa, circonferenza dei flessi, utilizzo del meccanismo per ottenere traiettorie rettilinee, utilizzo del meccanismo come giunto omocinetico, calcolo della velocità angolare della croce a partire da quella dei corsoi)
-giunto di cardano semplice e doppio (calcolo del rapporto di trasmissione)
-meccanismo sagoma-punteria (cinematica diretta, calcolo velocità, accelerazioni e jerk in funzione della forma del profilo, calcolo del profilo con raccordi parabolici, cinematica inversa nel caso di moto della sagoma rettilineo o circolare e con punteria centrata o meno, impuntamento della punteria)
-ruote di frizione (caso con e senza attrito volvente, rendimento)
-trattazione cinematica del manovellismo di spinta centrato (calcolo velocità ed accelerazioni in funzione dell'angolo di manovella)
-meccanismo a croce di Malta
-ruote dentate (definizioni di inviluppo, evoluta, evolvente, profili coniugati, metodi per il loro tracciamento, metodo dell'inviluppo, delle normali e dell'epiciclo, ruote dentate ad evolvente di cerchio, circonferenza di base o fondamentale, dentiere, proporzionamento dei denti, addendum, dedendum, spessore, vano, passo, circonferenza di piede e di testa, ruote normali, modulo, ruote interne, dimostrazione delle condizioni di continuità del moto e non interferenza, dentature corrette, ruote dentate cilindriche e denti elicoidali, trasmissione del moto tra assi incidenti, ruote elicoidali, rotismi ordinari ed epicicloidali, formula di Willis, calcolo dei rapporti di trasmissione, rotismo differenziale, calcolo dei momenti agenti sui semiassi, caso di veicolo in curva)
-organi flessibili (caso ideale, caso reale ad attrito prevalente e a rigidità prevalente, calcolo dello scostamento delle cinghie, rendimento della puleggia reale e mobile, paranchi a tiro diretto ed invertito, rendimento nel caso ideale e reale, rapporto tra le velocità nel paranco, rendimento del paranco differenziale, pulegge collegate tramite organi flessibili, arco ed angolo di abbracciamento, precarico, calcolo dell'andamento della tensione negli archi di abbracciamento, angolo di scorrimento, angolo di aderenza, precarico necessario a trasmettere una determinata coppia massima, cinghie trapezoidali, coefficiente di attrito equivalente)

Argomenti trattati nel secondo semestre:
-lubrificazione (tipologie di lubrificazione, geometria del problema, ipotesi semplificative, equazioni di Navier-Stokes, equazione di Reynolds generalizzata, lubrificazione della slitta piana, andamento della pressione per profilo convergente e divergente, slitta piana con faccia piana, lubrificazione della coppia rotoidale con perno oscillante e non oscillante, andamento della pressione in funzione dell'angolo di posizionamento dell'entrata del lubrificante, campo di pressioni)
-richiami di dinamica newtoniana (sistema composto da un corpo rigido, velocità angolare, matrice di rotazione, equazioni cardinali della dinamica, energia cinetica, caso di punto fisso e di asse fisso, calcolo della velocità di un punto, sistema composto da n corpi rigidi, equazioni di vincolo)
-richiami di dinamica lagrangiana non ridondante (calcolo dell'energia potenziale e cinetica, calcolo delle forze/momenti generalizzati utilizzando il principio dei lavori virtuali)
-risoluzione del manovellismo di spinta (soluzione newtoniana e lagrangiana)
-masse di sostituzione
-manovellismo di spinta (cinematica, velocità ed accelerazioni del pistone in funzione dell'angolo di manovella, masse di sostituzione per la biella, dinamica del manovellismo di spinta, bilanciamento del manovellismo di spinta, bilanciamento delle macchine alternative pluricilindriche)