ECTS - University of Pisa
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APPLIED MECHANICS
LORENZA MATTEI
Academic year2021/22
CourseENERGY ENGINEERING
Code617II
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
MECCANICA APPLICATAING-IND/13LEZIONI60
LORENZA MATTEI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze in merito a

  • cinematica del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi;
  • meccanica delle superfici (contatto, attrito radente e volvente);
  • rendimento e sua valutazione per macchine semplici; 
  • trasmissioni di potenza;
  • relazioni fondamentali della lubrificazione;
  • tramissioni con cinghie e con ruote dentate (inclusa generazione ruote)
  • funzionamento freni 
  • dinamica del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi
  • oscillazioni dei sistemi ad uno o più gradi di libertà
Knowledge

At the end of the course the student will have acquired knowledge about

  • kinematics of the rigid body and systems of rigid bodies;
  • surface mechanics (contact, sliding and rolling friction);
  • efficiency and its evaluation for simple machines;
  • power transmissions;
  • belt and gear transmissions (including wheel generation);
  • brakes;
  • dynamics of the rigid body and systems of rigid bodies;
  • vibration of systems with one or more degrees of freedom.
Modalità di verifica delle conoscenze

La verifica delle conoscenze sarà condotta nelle sessioni d'esame ordinarie e straoridnarie, non sono previste prove in itinere. 
Assessment criteria of knowledge

The knowledge check will be conducted in the ordinary and extraordinary exam sessions, there are no ongoing tests.

Additionally and optionally, the student (in team or alone) can present a study of an in-depth analysis with the description / simulation of a simple machine presented in the form of a report and possible Matlab spreadsheet.
Capacità

Al termine del corso, lo studente saprà:

  • affrontare problemi di cinematica e statica dei sistemi dei corpi rigidi nel piano
  • valutare il rendimento di macchine semplici
  • descrivere il principio di funzionamento delle trasmissioni meccaniche
  • valutare le principali grandezze cinematiche (velocità angolari e di strisciamento) e dinamiche (forze e momenti) nelle trasmissioni e nei freni 
  • determinare la risposta vibratoria di un sistema ad un grado di libertà
Skills

At the end of the course, the student will know how to:

  • solve plane kinematic and static problems of rigid body systems;
  • evaluate the performance of simple machines;
  • describe the principle of operation of mechanical transmissions;
  • evaluate the main kinematic quantities (angular and sliding speeds) and dynamics (forces and moments) in transmissions and brakes;
  • determine the vibratory response of a one degree of freedom systems.
Modalità di verifica delle capacità

Durante le ore di esercitazione saranno anche impostate analisi mediante computer per la soluzione dei problemi del corso che lo studente può approfondire in modo autonomo.

Le capacità citate saranno verificate con esercizi nella prova scritta d'esame
Assessment criteria of skills

During the hours of practice lessons, computer analyses will also be set for the solution of the problems of the course that the student can deepen independently.
Comportamenti
  • Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare capacità nell'analisi dei sistemi meccanici piani
  • Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare capacità nell'analisi del funzionamento di macchine semplici
  • Saranno acquisite metodologie per l'analisi dei problemi sia per via grafica che analitica che con eventuale supporto di software
Behaviors
  • The student will be able to acquire and / or develop skills in the analysis of flat mechanical systems
  • The student will be able to acquire and / or develop skills in analyzing the operation of simple machines
  • Methods for problem analysis will be acquired both graphically and analytically and with possible software support
Modalità di verifica dei comportamenti

La verifica dei comportamenti sarà condotta nelle sessioni d'esame ordinarie e straordinarie. 

 
Assessment criteria of behaviors

The behavior check will be conducted in the ordinary and extraordinary exam sessions.
Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Come prerequisiti per seguire in modo proficuo il corso lo studente deve avere conoscenze su

- algebra e analisi vettoriale

- cinematica/statica/dinamica del punto materiale

- cinematica/statica/dinamica del corpo rigido

- elementi di geometria delle masse
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Cinematica (10L + 6E)

  • Cinematica del punto materiale, del corpo rigido e dei sistemi di corpi rigidi (2D). Gradi di libertà e vincoli nel piano. Analisi grafica e analitica delle velocità e delle accelerazioni di un meccanismo. Analisi di posizione di un meccanismo.

Richiami di Statica* (4L + 2E)

  • Vettori applicati, sistemi equivalenti ed equilibrati. Equazioni cardinali della statica per un corpo rigido e per sistemi di corpi rigidi. Impostazione della soluzione dei problemi di statica (nel piano).

Richiami di Dinamica* e Meccanica delle vibrazioni (8L + 4E)

  • Equazioni cardinali della dinamica per un corpo rigido e per sistemi di corpi rigidi.
  • Dinamica dei sistemi vibranti a 1 un grado di libertà. Oscillazioni libere e forzate. Applicazioni: isolamento delle vibrazioni.

Meccanica dei contatti (12L + 6E)

  • Contatto secco. Generalità sull’attrito: attrito statico, di strisciamento e di rotolamento. Analisi delle azioni di contatto nel contatto secco (Teoria di Hertz) ed usura. Applicazioni: vincoli nel piano con attrito, analisi dei meccanismi in presenza di attrito, cuscinetti a strisciamento e rotolamento, freni, frizioni. (9L+4E)
  • Contatto lubrificato: teoria elementare della lubrificazione, tipi di lubrificazione, verifica di una corretta lubrificazione. Applicazioni: cuscinetti lubrificati. (3L + 2E)

Trasmissioni meccaniche (5L + 2E)

  • Teoria elementare del flessibile. Applicazioni: sistemi di trasmissione a cinghie, sistemi di sollevamento, freni a nastro. Sistemi di trasmissione con ruote dentate: trasmissione del moto fra assi paralleli ed incidenti. Ruote dentate cilindriche a denti diritti con profilo ad evolvente di cerchio, ruote dentate a denti elicoidali, ruote dentate coniche. Rotismi ordinari.

*Note generali:

  • è previsto un ripasso di Statica, presentata in parallelo nel corso di Meccanica delle Strutture, e di Dinamica; entrambi gli argomenti sono stati introdotti nel corso di Fisica Generale I.
Syllabus

Kinematics (10L + 6E)

Kinematics of the point material, of the rigid body and systems of rigid bodies (2D). Degrees of freedom and constraints in the plane. Graphic and analytical analysis of the speeds and accelerations of a mechanism. Position analysis of a mechanism.
Recalls of Statics * (4L + 2E)

Applied vectors, equivalent and balanced systems. Cardinal equations of statics for a rigid body and for systems of rigid bodies. Setting the solution of static problems (in the plan).
Review of Dynamics * and Vibration Mechanics (8L + 4E)

Cardinal equations of dynamics for a rigid body and for systems of rigid bodies.
Dynamics of 1 degree of freedom vibrating systems. Free and forced oscillations. Applications: vibration isolation.
Contact mechanics (12L + 6E)

Dry contact. General information on friction: static, sliding and rolling friction. Analysis of contact actions in dry contact (Hertz theory) and wear. Applications: constraints in the plane with friction, analysis of mechanisms in the presence of friction, sliding and rolling bearings, brakes, clutches. (9L + 4E)
Lubricated contact: elementary theory of lubrication, types of lubrication, verification of correct lubrication. Applications: lubricated bearings. (3L + 2E)
Mechanical transmissions (5L + 2E)

Elementary theory of the hose. Applications: belt drive systems, lifting systems, band brakes. Transmission systems with toothed wheels: transmission of motion between parallel axes and accidents. Spur gears with straight teeth with involute profile, gears with helical teeth, bevel gears. Ordinary gear trains.
*General notes:

there will be a review of statics, presented in parallel in the course of Mechanics of Structures, and of Dynamics; both topics were introduced in the course of General Physics I.
Bibliografia e materiale didattico
  • G. Mattei, Lezioni di Meccanica Razionale, SEU Pisa
  • J. L. Meriam, L. G. Kraige, Engineering Mechanics: Statics, Wiley
  • J. L. Meriam, L. G. Kraige, Engineering Mechanics: Dynamics, Wiley
  • Funaioli E., Maggiore A., Meneghetti U., Lezioni di meccanica applicata alle macchine - Prima parte - Fondamenti di meccanica delle macchine. Patron Editore
  • Ferraresi C., Raparelli T., Meccanica Applicata, Editore CLUT
  • Jacazio G. Pastorelli S., Meccanica Applicata alle Macchine. Levrotto & Bella.
  • Jacazio G. Pastorelli S., Esercizi di Meccanica Applicata alle Macchine. Levrotto & Bella.
Bibliography

Recommended applied mechanics books

Funaioli, Maggiore, Meneghetti "Lezioni di Meccanica Applicata alle Macchine"

Callegari, Fanghella, Pellicano "Meccanica applicata alle macchine"

 Other material available in the internet or prepared by the teacher will be provided or suggested during the lessons
Modalità d'esame

L'esame è composto da una prova scritta ed una prova orale

  • La prova scritta consiste in un esercizio di cinematica dei sistemi, uno di statica dei sistemi, ed uno su elementi di macchine e/o oscillazioni. In aggiunta ci possono essere domande di teoria La prova dura circa 3 ore, si svolge in una aula normale, lo studente non può consultare materiale, mentre è consentito uso della calcolatrice
  • La prova scritta è superata/non superata se:
    lo studente dimostra di avere chiari i concetti di base della statica e della cinematica e di saperli applicare. Similmnete sulle altre parti del compito lo studente deve mostrare di aver acquisito i concetti più elementari, saperli applicare e saper passare dalla teoria alla parte numerica.
  • La prova orale consiste in una discussione del compito, nel chiarimento delle cose non esposte chiaramente o non affrontate. Durante la prova orale potrà essere richiesto al candidato di risolvere anche problemi/esercizi scritti, davanti al docente o in separata sede. Generalmente la durata dell'orale è tra i 30 e i 60 minuti.
  • La prova orale è superata se l'interrogazione se il candidato mostra di aver acquisito le competenze principali degli argomenti del corso e di saperle applicare.
Assessment methods

The exam consists of a written test and an oral test

The written test consists of one exercise in systems kinematics, one in system statics, and one on machine elements and / or oscillations. In addition there may be theory questions The test lasts about 3 hours, takes place in a normal classroom, the student cannot consult material, while the use of the calculator is allowed
The written test is passed / failed if:
the student demonstrates to have clear the basic concepts of statics and kinematics and to know how to apply them. Similarly, on the other parts of the task, the student must show that he has acquired the most elementary concepts, know how to apply them and know how to pass from theory to the numerical part.
The oral exam consists in a discussion of the task, in the clarification of things not clearly stated or not addressed. During the oral test, the candidate may also be asked to solve written problems / exercises, in front of the teacher or separately. Generally the duration of the oral exam is between 30 and 60 minutes.
The oral exam is passed if the interrogation if the candidate shows that he has
Updated: 29/06/2022 11:21