COSTRUZIONE DI MACCHINE | Università degli studi di Bergamo - Didattica e Rubrica

COSTRUZIONE DI MACCHINE

Attività formativa monodisciplinare
Codice dell'attività formativa: 
23044

Scheda dell'insegnamento

Per studenti immatricolati al 1° anno a.a.: 
2020/2021
Insegnamento (nome in italiano): 
COSTRUZIONE DI MACCHINE
Insegnamento (nome in inglese): 
MACHINE DESIGN
Tipo di attività formativa: 
Attività formativa Caratterizzante
Tipo di insegnamento: 
Obbligatoria
Settore disciplinare: 
PROGETTAZIONE MECCANICA E COSTRUZIONE DI MACCHINE (ING-IND/14)
Anno di corso: 
3
Anno accademico di offerta: 
2022/2023
Crediti: 
8
Responsabile della didattica: 
Mutuazioni

Altre informazioni sull'insegnamento

Modalità di erogazione: 
Didattica Convenzionale
Lingua: 
Italiano
Ciclo: 
Primo Semestre
Obbligo di frequenza: 
No
Ore di attività frontale: 
64
Ambito: 
Ingegneria meccanica
Prerequisiti

L’insegnamento non ha prerequisiti formali, tuttavia al fine raggiungere pienezza e facilità gli obiettivi formativi è fondamentale avere le competenze di base di meccanica strutturale, meccanica applicata, scienza dei materiali e metallurgia.

Obiettivi formativi

L'apprendimento, sulla base delle competenze acquisite, viene spesso diviso in diversi livelli. Fra le possibili distinzioni, è tipica quella basata su una tassonomia che prevede sei distinti livelli di apprendimento (memorizzazione, comprensione, applicazione, analisi, valutazione e creatività). Alla base dell'apprendimento c'è la memorizzazione dei concetti, mentre l'apice prevede l'utilizzo delle competenze acquisite per analizzare, valutare, giudicare e creare nuove soluzioni progettuali e costruttive. L'obiettivo di questo insegnamento è fornire agli studenti le competenze necessarie alla progettazione meccanica, in particolare progettazione a fatica, analisi strutturale di geometrie differenti dalle travi e utilizzo di componenti di macchine standard. Per ottenere questo risultato, è fondamentale stimolare i livelli di apprendimento più elevati, analisi, valutazione e creatività. A tele scopo verrà ulteriormente sviluppata la conoscenza di argomenti già incontrati nel percorso formativo e introdotta la conoscenza di argomenti complementari adatti a completare le abilità di analisi e la valutazione delle problematiche della progettazione meccanica. Inoltre, saranno sviluppate abilità che svincolino la visione del problema progettuale da un contesto disciplinare ad uno interdisciplinare focalizzato sulla specifica problematica di progettazione.

Contenuti dell'insegnamento

Dal punto di vista dello studente, i contenuti del corso possono essere suddivisi in tre sezioni, approfondimenti e sviluppi, tematiche complementari e studi di macchine e dei loro componenti. Gli argomenti sono selezionati con l’obiettivo di fornire allo studente una preparazione adeguata ad affrontare le problematiche introdotte dalle applicazioni pratiche. Gli approfondimenti e gli sviluppi di argomenti strategici e complessi servono per portare l’apprendimento dai livelli di base (indispensabili per l’apprendimento iniziale di un argomento quali memorizzazione, comprensione e applicazione) ad una consapevolezza più evoluta che permetta di analizzare, valutare e creare. Dal punto di vista delle materie di studio verranno trattati i seguenti argomenti specifici:
- instabilità elastica;
- concentrazione delle tensioni;
- fatica;
- solidi assialsimmetrici;
- collegamenti forzati albero mozzo;
- connessioni albero mozzo;
- teoria di hertz;
- cuscinetti evolventi;
- ruote dentate;
- Giunzioni bullonate;
- molle.
- giunti, innesti e freni
Concentrazione degli sforzi e fatica saranno trattati fornendo agli studenti una metodologia generale che permetta di ampliare la capacità di analisi e valutazione ai casi di sollecitazione multiassiale che si riscontrano tipicamente nei problemi reali. Lo studio della meccanica del contatto fornirà gli strumenti fondamentali per analizzare e valutare componenti con superfici di contatto (ad esempio cuscinetti e ruote dentate).
Lo studio dei componenti meccanici (connessioni albero mozzo, cuscinetti, giunti innesti, freni ed altri) verrà affrontato in modo da fornire agli studenti le conoscenze essenziali per fare le scelte progettuali e costruttive. A tale scopo, saranno anche analizzate criticamente soluzioni costruttive di macchine reali per sviluppare competenze generali multidisciplinari (soft skill). L’idea è quella di stimolare gli studenti a ideare analizzare e valutare soluzioni progettuali e costruttive proprie.

Metodi didattici

Le 64 ore frontali sono integrate con 24 ore di tutorato che saranno svolte sia durante le esercitazioni che separatamente. Pertanto saranno svolte circa 48 ore di lezioni frontali e 24 ore di esercitazioni in aula. Le esercitazioni saranno anche basate sul confronto fra pari. Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte modifiche rispetto a quanto dichiarato nel syllabus per rendere il corso fruibili anche secondo queste modalità.
Durante il corso, studenti singoli o piccoli gruppi potranno scegliere di svolgere un progetto proposto da loro stessi e concordato con il docente che utilizzi le competenze acquisite durante il corso.
Gli studenti non frequentanti avranno le stesse opportunità in termini di materiali didattici e progetto.

Modalità verifica profitto e valutazione

Le modalità di verifica saranno basate sulla valutazione del raggiungimento degli obiettivi formativi. Verranno valutati tutti i livelli del processo di apprendimento indicati nella tassonomia riportata negli obiettivi formativi. L’esame scritto sarà svolto con l’ausilio di un PC dotato di lockdown browser, gli studenti inseriranno le risposte in un quiz Moodle mentre i disegni e i procedimenti di soluzione degli esercizi numerici saranno consegnati al docente presente in aula. Verranno proposti:
- quesiti (normalmente 4) con risposta a scelta multipla, 21 % massimo punteggio ottenibile.
- una domanda con risposta aperta basata sullo sviluppo di una soluzione costruttiva, circa il 37 % del massimo punteggio ottenibile.
- un esercizio numerico, circa il 27 % del massimo punteggio ottenibile.
- un esercizio numerico, circa il 15 % del massimo punteggio ottenibile.
La valutazione dell’eventuale progetto sarà basata su una presentazione di non oltre 10 minuti e relativa discussione specifica per valutare il livello di competenza raggiunta anche in termini di proprietà di linguaggio. In particolare, pertinenza, accuratezza, sintesi e qualità della comunicazione. Il progetto determinerà un punteggio da -3 a +3 punti da aggiungere al punteggio ottenuto nelle prova scritta
Studenti frequentanti e non avranno la stessa valutazione.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza, fermi restando la struttura della valutazione, potranno essere introdotte modifiche rispetto a quanto dichiarato nel syllabus per rendere gli esami fruibili anche secondo queste modalità.

Prerequisites

The subject has no formal prerequisites, however in order to achieve the educational goals with fullness and easily, it is essential to have basic skills in structural mechanics, applied mechanics, materials science and metallurgy.

Educational goals

Learning process is often divided into several levels based on the skills acquired. Among various classifications, the taxonomy based on six different levels of the learning process (remembering, understanding, applying, analysing, evaluating and creating) is commonly used. The fundamental base of the learning process is remembering, understanding, applying. The top of this process is reached if the acquired skills are used to analysing, evaluating and creating new designs and constructive solutions. The aim of this subject is to provide students with necessary skills for mechanical design, particularly fatigue design, structural analysis of geometries other than beam and utilization of standard machines components. To achieve this result, it is essential to stimulate the highest levels of learning, analysing, evaluating and creating. With this aim, both a further developing of the knowledge of some strategical topics already encountered during the degree training and the knowledge of complementary topics suitable to completing the analysis skills and the evaluation of mechanical design problems will be introduced. Furthermore, skills will be developed to release the vision of the design problem from a disciplinary context to an interdisciplinary one focused on the specific design problem.

Course content

From the student's point of view, the subject contents can be divided into three sections, complements and developments, complementary topics and studies of machines and their components. The contents were selected in order to provide to the student skills appropriate to the real applications. Complements and developments of known topics cannot be avoided if the aim is increasing the learning from fundamentals levels (remembering, understanding, applying) to a more advanced awareness (analysing, evaluating and creating). From the point of view of the study subjects, the following specific topics will be covered:
- buckling;
- Stress concentration;
- Fatigue;
- Axisymmetric solid;
- Press and Shrink Fits;
- Shaft-hub coupling
- Hertz theory;
- Rolling contact bearings
- Gear;
- Threaded connections;
- Springs.
- Coupling clutch and brakes
The study of stresses concentration and fatigue will be presented in order to provide to the student a general methodological approach adequate to increase the student’s skills to the analysis and evaluation of real problems with multiaxial stress states. Contact mechanics will be studied in order to provide to the students the fundamentals skills to analyse and evaluate components of machines with contact surfaces (e.g. rolling contact bearing and gearing).
The study of machine components (Shaft-hub coupling, rolling contact bearings, coupling, clutch, brakes and others) will be illustrated with the aim of provide to the students the essential knowledges in order to make the appropriate design and constructive choices. With this aim, also constructive solution of real machines will be critically reviewed to develop the multidisciplinary soft skills. The idea is to stimulate students in order to create analyse and evaluate design and constructive own solutions.

Teaching methods

The 64 hours are integrated with 24 hours of tutoring that will take place both during the practice and separately. Therefore approximatively 48 hours of lectures and 24 hours of practice will be carried out. Practice will be also based on peer reviews. If the subject will be supplied in mixed mode (classroom and online) or completely online, changes could be made in comparison with what was stated in this syllabus in order to increase the usability.
During the course, singe students or small groups will have the possibility of make a project chosen by them self in agreement with the teacher. The project has to be based on the course contents.
Non-attending students will have the same opportunities in terms of didactic materials and project.

Assessment and Evaluation

Assessment will be based on the achievements of educational goals. All levels of learning process indicate in the taxonomy reported in of education goals will be evaluate. The written exam will be carried out with the aid of a PC equipped with lockdown browser, students will report their answers in a Moodle quiz while drawing and procedure solution of numerical exercises will be delivered to the teacher in room. It will be proposed:
- a group (usually four) of questions with multiple choice answers, 21% of the maximum getable score.
- a question with open answer based on the developing of a constructive solution, 37% of the maximum getable score.
- an exercise with numerical answers, 27% of the maximum getable score.
- an exercise with numerical answers, 15% of the maximum getable score.
The assessment of any project will be based on the project presentation of no more than 10 minutes and relative defence in order to evaluate the level of competence also in terms of language skills. Particularly, relevance accuracy, synthesis and quality of communication. The project will have a score from -3 to + 3 points that will be added to the average score achieved during the written exam
Attending and non-attending students will have the same assessment.
If online assessment will be necessary, modifications could be applied in comparison the present syllabus in order to make it usable, however, the general structure of the assessment will not change.