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COSTRUZIONE DI MACCHINE

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Corso di laurea in Ingegneria Gestionale
A.A. 2013-2014
COSTRUZIONE DI MACCHINE
M i Quaresimin
Marino
Q
i i
((Michele Zappalorto,
pp
, Filippo
pp Berto e Paolo Carraro))
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 1
Obiettivo formativo
Fornire i principi del dimensionamento di
componenti meccanici (in materiale isotropo)
soggetti a sollecitazioni statiche e di fatica ad alto
numero di cicli.
Costruire le competenze per una interazione
efficace tra area tecnica e altre funzioni aziendali
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 2
Argomenti trattati - I
•
•
Introduzione – Metodologia di sviluppo di un progetto/prodotto
Analisi
A
li i e soluzione
l i
di strutture
t tt
i
isostatiche
t ti h e iperstatiche
i
t ti h (calcolo
( l l
reazioni vincolari e tracciamento diagrammi di sollecitazione)
•
•
Equazione linea elastica
•
•
•
Richiami di resistenza dei materiali
Analisi dello stato di tensione nei componenti meccanici per
sollecitazioni semplici
p
((trazione,, flessione,, taglio
g
e torsione)) e
composte
Criteri di resistenza (Tensioni principali e cerchi di Mohr)
Dimensionamento e verifica a resistenza statica e a deformabilità
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 3
Argomenti trattati - II
•
Progettazione a fatica in presenza di storie di carico ad
ampiezza
p
costante e introduzione all’ampiezza
p
variabile.
•
Esempi applicativi, cenni su sistemi di trasmissione
ed elementi
costruttivi (alberi, ruote dentate, cuscinetti,..)
•
Analisi sperimentale di tensioni e/o carichi agenti sui
componenti meccanici (estensimetria)
•
Approccio affidabilistico alla progettazione,
progettazione analisi dei
guasti e del rischio, tecniche FMEA e FTA
•
Seminari su p
problematiche industriali
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 4
Attività integrativa - sessioni
sperimentali in laboratorio
Gruppi di 10-15 studenti/ durata circa un’ora
•
prove di rottura statica a trazione (determinazione delle
caratteristiche di resistenza da utilizzare in fase di
progettazione)
•
•
simulazioni di prove di fatica
•
applicazioni di termografia all’infrarosso
applicazione
li
i
di tecniche
t
i h estensimetriche
t
i t i h per la
l misura
i
di
deformazioni e carichi
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 5
Testi consigliati
•
M.Quaresimin, M.Zappalorto – Costruzione di Macchine –
CLEUP (in stampa)
•
•
Appunti delle lezioni, copie dei lucidi e dispense integrative
Mat. in rete http://www.gest.unipd.it/~marinoq
Per consultazione
B. Atzori, Appunti di Costruzione di Macchine II ed., Cortina
P.Lazzarin, Fondamenti di Costruzione di Macchine, Cortina
P. Lazzarin, Esercizi di Costruzione di Macchine, Cortina
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 6
Altri testi in italiano e inglese
g
disponibili in biblioteca
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•
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•
•
BELLUZZI, "Scienza delle Costruzioni" vol. I e II (Zanichelli)
GIOVANNOZZI, "Costruzione di Macchine" (Patron)
JUVINALL, MARSHEK "Fondamenti della Progettazione dei Componenti delle Macchine" (Edizioni ETS)
SHIGLEY, MISCHKE "Mechanical Engineering Design" V Ed. (McGraw-Hill)
CHENG "Static and Strength of Materials" (McGraw-Hill)
PIGHINI "Elementi
"El
ti Costruttivi
C t tti i delle
d ll Macchine"
M
hi " vol.
l I e II,
II (Masson)
(M
)
FUCHS "Metal Fatigue in Engineering" (J.Wiley & S.)
HERTZBERG "Deformation and Fracture Mechanics o Engineering Materials" (J.Wiley & S.)
SURESH "Fatigue
Fatigue of Materials
Materials" Ed.Cambridge
Ed Cambridge University Press
DIETER “Engineering design : a materials and processing approach”
Manuali e formulari
NUOVO COLOMBO "Manuale dell' Ingegnere" Ed. Hoepli
DUBBEL
PETERSON "Stress Concentration Factors" J.Wiley & S.
Roark's Formulas for Stress and Strains VI ed. McGraw-Hill
LE MONNIER "Prontuario per il calcolo di elementi strutturali"
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 7
Lezioni ed orari
Lezioni frontali in aula più 1 sessione integrativa in laboratorio
per attività sperimentale
ORARIO LEZIONI ()
•
Lunedi
11 00 12 30 aula N2
11.00-12.30
•
•
Giovedi
Venerdi
16.00-17.30 aula N2
11.00-12.30 aula B1
RICEVIMENTO Su appuntamento,
appuntamento orario a breve
COMUNICAZIONI
www.gest.unipd.it/~marinoq
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 8
ESAME
•
•
Prova scritta con 2 esercizi e 2 domande aperte (3 ore)
Durante la prova scritta è possibile consultare solamente il
formulario ufficiale
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 9
Recapiti
MARINO QUARESIMIN
Dipartimento
p
di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali
Università di Padova
Stradella S.Nicola
S Nicola 3,
3 36100 Vicenza
Tel. 0444-998723 FAX 0444-998888
E-mail [email protected]
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 10
Cosa dobbiamo intendere per
“Progettazione meccanica”?
La p
progettazione
g
di un componente
p
va oltre il concetto di
Machine Design o del semplice calcolo strutturale, ma è
invece una delle fasi di sviluppo prodotto e come tale DEVE
essere integrata con le attività di altre funzioni aziendali!
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 11
Aspetti gestionali
dell’area progettazione
•
Gestione delle metodologie e degli strumenti per la progettazione
(CAE: CAD,
CAD FEM,
FEM …))
•
Gestione della documentazione tecnica
– Progetti
– Normative e manuali di riferimento per la progettazione
– Normative di riferimento per la sicurezza dei prodotti (es. DL 115-95) e per la
responsabilità civile del produttore (es. DPR. 224-88)
– Normative sulla sicurezza (es. Direttiva Macchine e L 626-94)
– Riviste tecniche e altro
•
•
Gestione del Know-How aziendale
Integrazione con le altre funzioni aziendali (R&D,
(R&D Produzione,
Produzione
Manutenzione, Marketing, Amministrazione)
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 12
Processo di sviluppo
di un nuovo prodotto
•
•
Analisi del prodotto o della macchina e delle funzioni che deve svolgere
•
Individuazione dei componenti critici dal punto di vista funzionale, della
resistenza e della sicurezza
•
Analisi
A
li i comparativa
ti di un ventaglio
t li di possibili
ibili soluzioni
l i i e sintesi
i t i delle
d ll
migliori soluzioni da analizzare in fase preliminare (con il
coinvolgimento molte funzioni aziendali!)
•
•
•
•
•
Fase di progettazione (dimensionamento e/o verifica)
Definizione dei requisiti di progetto (incluse esigenze normative a cui
deve rispondere la macchina o il componente in esame)
Stesura del p
progetto
g
preliminare
p
Realizzazione serie prototipale
Verifica p
prestazioni ((comportamento
p
e affidabilità))
Ottimizzazione finale
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 13
Engineering design : a materials and processing approach / G.E. Dieter
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 14
Fattori di rilievo nella
progettazione
•
Caratteristiche meccaniche
–
–
–
–
•
•
•
•
•
resistenza ai carichi applicati, all
all'usura,
usura, alla corrosione, ecc.
rigidezza
rumorosità
……
Costo
Estetica
Funzionalità (manutenibilità)
Peso/Ingombro
Prestazioni
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 15
Fase di progettazione
•
•
•
•
•
•
•
•
Analisi della soluzione preliminare e valutazione dei parametri di
progetto
Schematizzazione strutturale del problema
Individuazione e schematizzazione delle condizioni di vincolo e
di carico
Analisi dello stato di sollecitazione presente sulla struttura
Individuazione delle sezioni critiche
Scelta dei materiali
Dimensionamento (o verifica) sulla base dei parametri di
progetto (statica, a fatica, a deformabilità, a usura, altro)
Definizione geometria finale
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 16
Schematizzazione strutturale
Metodologia di calcolo
Carichi agenti sul
componente
Sviluppo
pp di un nuovo
componente
Caratteristiche di
resistenza dei
materiali
impiegati
p g
Esigenze normative
(Strutturali Qualità Sicurezza)
(Strutturali-Qualità-Sicurezza)
Marino Quaresimin – Costruzione di Macchine - slide 17
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