Indice

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1 Cinematica
1.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Classificazione delle coppie e relativi gradi di libertà . . .
1.2.1 Esempi di coppie inferiori . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 Esempi di coppie superiori . . . . . . . . . . . . .
1.3 Catene cinematiche e meccanismi . . . . . . . . . . . . .
1.4 Formule topologiche per il calcolo dei g.d.l. . . . . . . . .
1.5 Richiami di cinematica dell’elemento . . . . . . . . . . .
1.6 Richiami di cinematica del corpo rigido . . . . . . . . . .
1.6.1 Atto di moto per un sistema piano e polari del
primo ordine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.2 Le polari del primo ordine . . . . . . . . . . . . .
1.6.3 Campo delle accelerazioni . . . . . . . . . . . . .
1.7 La circonferenza dei flessi . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8 Curvatura delle traiettorie . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9 La circonferenza di stazionarietà . . . . . . . . . . . . . .
1.10 Richiami sul teorema dei moti relativi. . . . . . . . . . .
1.11 Teorema di Kennedy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12 Sistemi articolati . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12.1 Il quadrilatero articolato . . . . . . . . . . . . . .
1.12.2 Il manovellismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12.3 Il manovellismo a glifo oscillante . . . . . . . . . .
1.12.4 L’inversore di Hart . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.12.5 L’inversore di Peaucellier . . . . . . . . . . . . . .
1.13 Sistemi con coppie superiori . . . . . . . . . . . . . . . .
1.14 Metodi di costruzione di profili coniugati . . . . . . . . .
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1.14.1
1.14.2
1.14.3
1.14.4
Il metodo dell’inviluppo . . . . . . . . . . . . . .
55
Il metodo delle normali . . . . . . . . . . . . . . .
56
Il metodo dell’epiciclo per traiettoria di punto . .
59
Il metodo dell’epiciclo per inviluppo di curva ausiliaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.15 Complementi ed esercizi . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
1.15.1 Metodo dei diagrammi polari . . . . . . . . . . .
67
1.15.2 Risoluzione di problemi di analisi cinematica mediante il teorema dei moti relativi: glifo oscillante
75
1.15.3 Determinazione di K nota F . . . . . . . . . . . .
79
1.15.4 Metodo dei poli . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
1.15.5 Determinazione grafica del centro di curvatura della traiettoria di un punto M , noti i centri di curvatura delle polari del primo ordine . . . . . . . .
82
1.15.6 Giustificazione dei meccanismi equivalenti
con il metodo dell’epiciclo per traiettoria di punto
85
1.15.7 Determinazione grafica delle polari del primo ordine 88
1.15.8 Polari ellittiche nell’antiparallelogramma . . . . .
89
1.15.9 Polari iperboliche nell’antiparallelogramma. . . .
92
1.15.10 Analisi cinematica di leve striscianti . . . . . . . .
93
1.15.11 Analisi cinematica di leve rotolanti . . . . . . . .
98
1.15.12 Esempi di giunti di trasmissione: giunto di Oldham, di Cardano e doppio giunto cardanico . . . 101
2 Richiami di geometria delle masse
2.1 Premessa . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Momenti statici o del primo ordine . .
2.3 Momenti d’inerzia o del secondo ordine
2.4 Teorema di Huygens-Steiner . . . . . .
2.5 Assi e momenti principali d’inerzia . .
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3 Richiami di Statica
3.1 Equazioni cardinali della Statica . . . . . . . .
3.2 Casi elementari di equilibrio . . . . . . . . . .
3.2.1 Corpo soggetto soltanto a due forze . .
3.2.2 Corpo soggetto soltanto a tre forze . .
3.2.3 Corpo soggetto soltanto a quattro forze
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3.3 Il principio di disgregazione . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3.1 Esempi applicativi del principio di disgregazione .
3.4 Il principio dei lavori virtuali . . . . . . . . . . . . . . . .
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4 Tribologia e Lubrificazione
155
4.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
4.2 Elementi di meccanica delle superfici . . . . . . . . . . . 156
4.2.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
4.2.2 Superfici ideali e superfici reali . . . . . . . . . . . 156
4.2.3 Contatto tra due superfici reali . . . . . . . . . . 162
4.2.4 Tensioni e deformazioni nei contatti tra superfici . 164
4.2.5 Le Formule di Hertz . . . . . . . . . . . . . . . . 168
4.3 Attrito ed usura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
4.3.1 Tipologia dei fenomeni dissipativi . . . . . . . . . 176
4.3.2 Tipologie di usura . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4.3.3 Modelli per il calcolo delle forze dissipative tangenziali nei contatti diretti . . . . . . . . . . . . . . . 183
4.3.4 Determinazione sperimentale delle caratteristiche
tribologiche di una coppia di materiali . . . . . . 192
4.3.5 Modelli per il calcolo dell’usura . . . . . . . . . . 195
4.3.6 Attrito nella coppia rotoidale . . . . . . . . . . . 198
4.3.7 Classificazione dell’attrito in base al moto relativo
tra i corpi a contatto . . . . . . . . . . . . . . . . 201
4.3.8 Attrito volvente dovuto all’isteresi dei materiali.
Parametro di attrito volvente. . . . . . . . . . . . 203
4.3.9 Attrito volvente dovuto ad urti . . . . . . . . . . 211
4.3.10 Cuscinetti volventi . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
4.3.11 Prillamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
4.4 Elementi di Teoria della Lubrificazione . . . . . . . . . . 222
4.4.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
4.4.2 La viscosità nei fluidi lubrificanti . . . . . . . . . 224
4.4.3 Altre caratteristiche degli oli lubrificanti . . . . . 229
4.4.4 Additivi per oli lubrificanti . . . . . . . . . . . . . 232
4.4.5 Classificazione dei tipi di lubrificazione . . . . . . 234
4.4.6 Introduzione al concetto di attrito mediato nella
coppia piana lubrificata . . . . . . . . . . . . . . . 236
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INDICE
4.4.7
Espressione della portata di un fluido in un meato a
facce piane parallele secondo la trattazione monodimensionale del Reynolds . . . . . . . . . . . . . . 238
4.4.8 Coppia rotoidale spingente . . . . . . . . . . . . . 244
4.4.9 La lubrificazione idrodinamica: necessità di un meato
a spessore variabile . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
4.4.10 La lubrificazione idrodinamica in un meato a spessore variabile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
4.4.11 Meato a spessore variabile linearmente . . . . . . 254
4.4.12 Effetto delle fuoriuscite laterali . . . . . . . . . . 260
4.4.13 Coppia rotoidale spingente lubrificata - Cuscinetti
Michell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
4.4.14 Coppia rotoidale portante lubrificata . . . . . . . 267
4.4.15 Significato geometrico dell’angolo di attrito mediato nella coppia rotoidale portante lubrificata . . . 275
4.5 Esercizi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
4.5.1 Calcolo della lunghezza d’onda media . . . . . . . 276
4.5.2 Equilibrio di un corpo in esercizio con attrito . . . 278
4.5.3 Problema inverso. Pattino piano lubrificato. . . . 279
4.5.4 Problema diretto. Cuscinetti Michell con pattini
auto-orientabili. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
4.5.5 Problema diretto. Cuscinetto Michell con pattini
ad orientamento fisso. . . . . . . . . . . . . . . . 283
5 Dinamica dei meccanismi
5.1 Classificazioni delle azioni dinamiche . . . . . . . . . . .
5.1.1 Forze esterne ed interne . . . . . . . . . . . . . .
5.1.2 Forze motrici e resistenti . . . . . . . . . . . . . .
5.1.3 Forze attive e vincolari . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Richiami sulla dinamica dell’elemento . . . . . . . . . . .
5.2.1 Il principio di d’Alembert . . . . . . . . . . . . .
5.2.2 Applicazione del principio di d’Alembert a sistemi
di masse localizzate . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Richiami sulla dinamica del corpo rigido . . . . . . . . .
5.3.1 Equazione del moto di un corpo traslante . . . . .
5.3.2 Equazioni del moto di un corpo attorno ad un asse
5.3.3 Corpo animato da generico moto piano . . . . . .
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5.3.4 Equazioni cardinali nello spazio . . . . . . . .
5.4 Dinamica di sistemi mediante d’Amembert . . . . . .
5.5 Problemi dinamici diretto ed indiretto . . . . . . . .
5.6 Applicazione del PLV . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.1 Meccanismo scotch-yoke . . . . . . . . . . . .
5.6.2 Pendolo doppio . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.3 Paranco di sollevamento . . . . . . . . . . . .
5.7 Dinamica quadrilatero articolato . . . . . . . . . . . .
5.7.1 Nomenclatura . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7.2 Equazioni della dinamica . . . . . . . . . . . .
5.8 Dinamica manovellismo di spinta . . . . . . . . . . .
5.9 Esercizi e Complementi . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.9.1 Esercizio: problema indiretto . . . . . . . . .
5.9.2 Albero rotante con masse squilibranti . . . . .
5.9.3 Esercizio: problema indiretto . . . . . . . . .
5.9.4 Esercizio: determinazione delle azioni inerziali
5.9.5 Il pendolo di Schuler . . . . . . . . . . . . . .
5.9.6 Esercizio: esempio di problema diretto . . . .
5.9.7 Esercizio: problema diretto . . . . . . . . . . .
5.9.8 Statica del manovellismo . . . . . . . . . . . .
5.9.9 Quadrilatero: problema dinamico indiretto . .
6 Lavoro ed energia
6.1 Premessa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Energia cinetica . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 Variazione dell’energia cinetica . . . . . . . . . . .
6.4 Energia potenziale . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5 Conservazione dell’energia meccanica . . . . . . .
6.6 Bilancio energetico e rendimento . . . . . . . . . .
6.7 Rendimenti istantaneo e medio . . . . . . . . . .
6.8 Rendimento del moto retrogrado . . . . . . . . . .
6.9 Altre espressioni del rendimento . . . . . . . . . .
6.10 Rendimento dei meccanismi . . . . . . . . . . . .
6.11 Riduzione di forze e coppie . . . . . . . . . . . . .
6.12 Riduzione delle masse . . . . . . . . . . . . . . . .
6.12.1 Riduzione delle masse di un manovellismo
6.13 Riduzione delle rigidezze . . . . . . . . . . . . . .
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6.14 Volano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.15 Esercizi e complementi . . . . . . . . . . .
6.15.1 Rendimento del piano inclinato . .
6.15.2 Asta scorrevole tra collari . . . . .
6.15.3 Rendimento cuneo-cardine . . . . .
6.15.4 Rendimento coppia rotoidale . . . .
6.15.5 Rendimento della coppia elicoidale
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7 Meccanismi a camma
7.1 Classificazione dei meccanismi a camma . . . . . . .
7.2 Sagomatura di una camma: metodo grafico . . . . . .
7.2.1 Punteria a rullo centrata . . . . . . . . . . . .
7.2.2 Punteria a piattello centrata . . . . . . . . . .
7.2.3 Punteria a rullo deviata . . . . . . . . . . . .
7.3 Profili di moto standard . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.1 Profilo a velocità costante . . . . . . . . . . .
7.3.2 Profilo ad accelerazione costante (parabolico)
7.3.3 Profilo armonico . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.4 Profilo cicloidale . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3.5 Profili polinomiali . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4 Indici di merito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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8 Ruote dentate
8.1 Trasmissione mediante coppie superiori . . . . . .
8.1.1 Leve con rapporto di trasmissione costante
8.2 Ruote di frizione . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 Tipologie di ingranaggi . . . . . . . . . . . . . . .
8.4 Nomenclatura delle ruote dentate . . . . . . . . .
8.5 Profili ad evolvente . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.1 Linea d’ingranamento e retta d’azione . .
8.5.2 Disegno del profilo ad evolvente . . . . . .
8.5.3 Spessore del dente . . . . . . . . . . . . .
8.6 Calcolo dello strisciamento tra i denti . . . . . . .
8.7 Strisciamenti specifici . . . . . . . . . . . . . . . .
8.8 Il fenomeno dell’interferenza . . . . . . . . . . . .
8.9 Metodi per ovviare all’interferenza . . . . . . . . .
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8.10 Coppia rocchetto-dentiera ad
evolvente . . . . . . . . . . . . . . .
8.11 Cenni sul taglio delle ruote dentate
8.12 Ruote elicoidali per assi paralleli . .
8.13 Componenti delle forze trasmesse .
8.14 Ruote coniche . . . . . . . . . . . .
8.15 Esercizi . . . . . . . . . . . . . . .
8.15.1 Esercizio . . . . . . . . . . .
8.15.2 Esercizio . . . . . . . . . . .
8.15.3 Esercizio . . . . . . . . . . .
8.15.4 Esercizio . . . . . . . . . . .
8.15.5 Esercizio . . . . . . . . . . .
8.15.6 Esercizio . . . . . . . . . . .
8.15.7 Esercizio . . . . . . . . . . .
8.15.8 Esercizio . . . . . . . . . . .
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9 Flessibili
9.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2 Organi di sollevamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3 Trasmissioni a cinghia . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.4 Calcolo del rapporto di trasmissione . . . . . . . . . . . .
9.5 Calcolo della lunghezza della cinghia . . . . . . . . . . .
9.5.1 Cinghia dritta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5.2 Cinghia incrociata . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.6 Forze nei rami del flessibile . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.6.1 Condizioni di massima potenza trasmessa . . . . .
9.6.2 La tensione iniziale . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.7 Lo slittamento elastico . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.8 Esercizi e complementi . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.8.1 Calcolo dei parametri geometrici di una trasmissione
a cinghia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.8.2 Dimensionamento di una cinghia . . . . . . . . .
9.8.3 Tensioni nei rami di una cinghia . . . . . . . . . .
9.8.4 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.8.5 Determinazione della tensione massima . . . . . .
9.8.6 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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xvi
10 Freni
10.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2 Freno a ceppi esterni . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2.1 Pressione costante . . . . . . . . . . . . . .
10.2.2 Ipotesi del Reye . . . . . . . . . . . . . . . .
~ . . . . . . .
10.3 Determinazione della forza frenante K
10.4 Esercizi e complementi . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4.1 Esercizio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4.2 Esercizio. Freno a pattino con accostamento
rigido. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4.3 Esercizio. Freno a pattino con accostamento
libero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
INDICE
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Indice dei nomi
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Indice analitico
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Indice analitico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
Notizie sugli autori
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