Scheda programma d'esame
MACHINE DESIGN
BERNARDO DISMA MONELLI
Academic year2019/20
CourseELECTRIC ENGINEERING
Code322II
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageItalian

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
COSTRUZIONI MECCANICHEING-IND/14LEZIONI60
BERNARDO DISMA MONELLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Il corso di Costruzioni Meccaniche si prefigge di fornire al laureato magistrale in Ingegneria Elettrica le conoscenze necessarie per eseguire il progetto strutturale e costruttivo di componenti strutturali e in modo particolare dei componenti tipicamente impiegati nelle macchine elettriche quali, a titolo esemplificativo, alberi di trasmissione, cuscinetti e attuatori elettromeccanici in genere.

Knowledge

The course objective is to provide the student with the knowledge for designing structural components with a special emphasis for those parts typically used in electrical machines, such as electric motor, power trasmission systems and the like 

Modalità di verifica delle conoscenze

Valutazione attraverso esercizi in classe e mediante una prova scritta e una prova orale.

Assessment criteria of knowledge

Knowledge assessment will be carried out by classroom exercises and by written test and oral examination during each exam session.  

Capacità

Al termine del corso lo studente sarà in grado di eseguire il progetto strutturale e costruttivo di un generico componente strutturale. In modo particolare lo studente avrà maturato una piena padronanza riguardo a:

  1. identificazione e stima dei carichi agenti
  2. identificazione delle condizioni di vincolo e stima delle reazioni vincolari
  3. stima dello stato di sollecitazione cui è soggetto il materiale
  4. metodologie di calcolo per il dimensionamento e la verifica dei componenti.
Skills

At the end of the course, the student will be able to perform the design of any structural components. In more detail, the student will be able to:

  1. identify and estimate acting loadings
  2. identify and estimate constraint conditions and reaction forces
  3. estimate the state of stress and strain acting into the material
  4. correlate the stress and strain states to the corresponding damage mechanisms and make the right choices in order to prevent them.
Modalità di verifica delle capacità

Nell'ambito delle esercitazioni previste, gli studenti verranno periodicamente invitati a eseguire il progetto strutturale e costruttivo di componenti di particolare interesse nell’ambito dell’ingegneria elettrica.

Assessment criteria of skills

Student will be invited to solve exercises which are real case study of special interest for Electrical Engineering during lessons.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Per seguire il corso in modo proficuo, lo studente deve disporre di una conoscenza consolidata in fisica, analisi matematica, disegno tecnico industriale, meccanica delle strutture e dei solidi e applicata.

Prerequisites

Prerequisites:

  1. Physics
  2. Calculus
  3. Engineering and machine drawing.
  4. Strength of materials.
Indicazioni metodologiche

Il corso viene svolto attraverso lezioni ed esercitazioni frontali durante le quali il docente si potrà avvalere anche della proiezione di slide e filmati per integrare quanto contenuto nei testi di riferimento

Periodicamente ci saranno delle esercitazioni in cui gli studenti sono invitati a risolvere in modo autonomo uno o più problemi con il supporto del docente. 

Durante il corso e attraverso la piattaforma E-learning verranno proposti agli studenti degli esercizi di progettazione da risolvere la cui soluzione dovrà essere inviata, sempre attraverso la piattaforma E-learning, al docente per la correzione e la successiva discussione in aula. 

Lo studente potrà interagire con il docente utilizzando il ricevimento settimanale oppure attraverso il forum dedicato nella piattaforma E-learning.

La frequenza al corso, sebbene non obbligatoria, è vivamente raccomandata.

Teaching methods

Face to face lectures and classroom exercises, even with the support of slides. Student will be periodically invited to solve classroom exercises proposed by teacher individually.  

Homework assignment through the E-learning platform.

The course attendance, though not mandatory, is strongly recommended.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

1. Specifica Tecnica

2. Meccanica dei materiali

  • Comportamento dei materiali metallici soggetti a carico statico (prova di trazione e curva s-e, proprietà tensili, comportamento duttile e fragile, effetti della temperatura e della velocità di deformazione sulla curva s-e, prove di flessione a tre e quattro punti, durezza Brinell, Vickers e Rockwell, resilienza Charpy e Izod, transizione duttile-fragile).
  • Fatica nei materiali metallici (fenomenologia, curva di Wöhler, legge di Basquin, parametri che influenzano la curva di Wöhler, accumulo lineare del danno e conteggio rainflow, fatica multiassiale, Gough-Pollard)
  • Creep nei materiali metallici (fenomenologia, curve di creep e regimi di creep, legge di Norton, parametro di Larson-Miller e rilassamento).

3. Dimensionamento e verifica a resistenza e rigidezza di assi e alberi di trasmissione

4. Accoppiamenti albero-mozzo (accoppiamenti per attrito e di forma, interferenza, chiavette, linguette e profili scanalati)

5. Velocità critiche flessionali e torsionali negli alberi di trasmissione (sistemi a uno e più gradi di libertà)

6. Cuscinetti volventi radiali, reggispinta e obliqui (architettura, classificazione, schemi di montaggio, processi di danneggiamento, criteri per la scelta e verifica)

7. Giunzioni bullonate (descrizione e componenti degli accoppiamenti filettati, momento di serraggio, modalità di cedimento di un collegamento filettato, calcolo ad attrito, diagramma triangolare, analisi di collegamenti bullonati, azioni di scorrimento e di distacco, dimensionamento/verifica a fatica di elementi filettati)

8. Giunzioni saldate (classificazione delle giunzioni saldate, giunzioni a piena penetrazione e a cordone d’angolo, calcolo di giunzioni a piena penetrazione e a cordone d’angolo caricate staticamente, criterio della sfera mozza, calcolo a fatica delle giunzioni saldate)

Syllabus

1. Technical specification.

2. Mechanics of materials

  • Mechanical behavior of materials (tension test, stress-strain curve, tensile properties, brittle and ductile behavior, bending tests, hardness, notch impact toughness, brittle-to-ductle transition).
  • Fatigue of metallic materials (phenomenology, Wöhler curve, Basquin law, parameters affecting the fatigu behavior, linear damage rule and rainflow counting, multiaxial fatigue, Gough-Pollard).
  • Creep (phenomenology, constant-load creep curve, creep regimes, Norton law, Larson-Miller parameter, relaxation).

3. Shaft design (strength and stiffness analyses).  

4. Mounting parts onto rotating shafts (keys, splines, and interference fits).

5. Rotating shaft dynamics (flexural and torsional critical speeds).

6. Roller bearings (design solution, classification, bearings mountings, "Catalogue Information" for rolling-element bearing, bearing selection).

Bibliografia e materiale didattico

- Materiale didattico fornito dal docente

- Mechanical behavior of materials, N.E. Dowling

- Machine Component Design. 5th Edition International Student Version, R.C. Juvinall, K.M. Marshek.

- Manuale SKF per la scelta dei cuscinetti volventi.

Bibliography

- Mechanical behavior of materials, N.E. Dowling

- Machine Component Design. 5th Edition International Student Version, R.C. Juvinall, K.M. Marshek.

- SKF Handbook of rolling bearings.

- Lecture notes

Lecture notes will be provided using E-learning platform.

Indicazioni per non frequentanti

Non sono previste variazioni in merito a programma, bibliografia e modalità di esame per studenti non frequentanti.

Non-attending students info

None

Modalità d'esame

L’esame finale è composto da una prova scritta e da una prova orale che saranno tenute durante le date stabilite dalla Scuola.

La prova scritta (durata della prova: 3 ore), consiste nella soluzione da parte dello studente in modo autonomo di tre esercizi. Per sostenere la prova scritta è obbligatorio iscriversi all’appello tramite il portale Valutami e aver compilato il questionario per la valutazione del corso. Durante la prova scritta non è consentito utilizzare alcun tipo di materiale didattico quale, a titolo esemplificativo, appunti, libri, formulari ed eserciziari.

La prova scritta è superata se lo studente svolge in modo pienamente corretto almeno due esercizi. La prova scritta superata non è valida per gli appelli successivi.

La prova orale, della durata media di trenta minuti, consiste in un colloquio con il docente durante il quale lo studente deve dimostrare, rispondendo a domande e eventualmente anche attraverso la soluzione di esercizi, di possedere tutte quelle conoscenze necessarie all'esecuzione di un progetto strutturale e costruttivo.

Si può accedere alla prova orale solo se viene superata la prova scritta. Per sostenere la prova orale è obbligatorio iscriversi all’appello tramite il portale Valutami (https://esami.unipi.it/esami2/).

La prova orale non è superata se lo studente mostra di non possedere le conoscenze necessarie per l’esecuzione di un progetto strutturale e costruttivo, non si esprime in modo chiaro e non utilizza la terminologia corretta. Il mancato superamento della prova orale richiede di dover sostenere di nuovo la prova scritta.

Assessment methods

Written and oral tests during each exam session. 

Written tests (3h) consist of 3 exercises to be solved by student individually. Written test is passed if two exercises are fully solved at least. Written test succesfull passed does not remain valid for next exam sessions.

Individual oral examination, lasting 30 minutes approximately, where student must demonstrate to be able to perform the preliminary design of structural components by answering the teacher's questions and solving exercises. 

Lecture notes, textbooks, and the like are not allowed during examination.

Updated: 17/09/2019 12:32