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 corso è stimolare nello studente capacità critiche e creative in termini di progettazione meccanica. 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, si rende necessario anche lo sviluppo di abilità che svincolino la visione del problema da un contesto disciplinare ad uno interdisciplinare focalizzato sulla specifica problematica di progettazione.
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:
- concentrazione delle tensioni;
- fatica multiassiale;
- meccanica del contatto, in particolare la teoria di hertz e cenni sulle problematiche di usura;
- connessioni albero mozzo;
- cuscinetti evolventi;
- giunti, innesti e freni
Terminato lo studio di questi argomenti saranno studiati una o due tematiche opzionali scelte dagli studenti tra le seguenti alternative:
- solidi assialsimmetrici;
- collegamenti forzati albero mozzo;
- dinamica strutturale;
- ruote dentate;
- molle.
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.
Lezioni frontali 32 ore e esercitazioni in aula 16 ore 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.
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. Pertanto, verranno proposti quesiti a risposta chiusa o aperta e problemi numerici per valutare i livelli di apprendimento fondamentali: memorizzazione, comprensione, applicazione (circa il 60% del voto finale). Una domanda aperta basata sullo sviluppo di una semplice soluzione costruttiva sarà invece usata per valutare il livello di analisi, valutazione e creatività (circa il 40% del voto finale).
L’esame sarà orale e sarà basato su tre domande principali. Ogni domanda riceverà un punteggio. Il punteggio finale dell’esame sarà determinato dalla media dei tre punteggi parziali. Una delle tre domande principale sarà lo sviluppo di una semplice soluzione costruttiva le altre due saranno basate restanti contenuti del corso. Dalle tre domande principali si avvierà una discussione dalla quale potranno scaturire domande secondarie per valutare il livello di competenza raggiunta anche in termini di proprietà di linguaggio. In particolare, pertinenza, accuratezza, sintesi e qualità della comunicazione.
La valutazione dell’eventuale progetto sarà basata sulla presentazione di non oltre 15 minuti e relativa discussione specifica. Il progetto determinerà un punteggio da -3 a +3 punti da aggiungere al punteggio ottenuto nelle tre domande principali, che potranno essere in parte anche sulle tematiche trattate dal progetto.
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.
Learning process is often divided into several levels based on the skills acquired. Among varius 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 stimulate critical and creative skills in students in terms of mechanical design. 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. To achieve this goal, it is also necessary to develop skills that release the vision to a cross-disciplinary context focused on the specific design problem.
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:
- Stress concentration;
- Multiaxial fatigue;
- Contact mechanics, particularly the Hertz theory and hints to the wear problems;
- Shaft-hub coupling
- Rolling contact bearings
- Coupling clutch and brakes
Subsequently, one or two optional topics chosen by course students in the following list will be studied.
- Axisymmetric solid;
- Press and Shrink Fits;
- Structural dynamics;
- Gear;
- Springs.
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.
Lessons (32 hours) and practices (16 hours) 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 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. Consequently, questions with closed and open answer and numerical problems will be proposed in order to evaluate fundamentals learnings levels of remembering, understanding, applying (about 60% of final score). One question with open answer based on the developing of simple constructive solution will be used in order to evaluate the higher learnings levels analysing, evaluating and creating (about 40% of final score).
The evaluation will be an oral examination based on three main questions. Each question will receive a specific mark. The final score will be the average of the partial scores. One of the three main questions will be the developing of a simple constructive solution the others will be based on the remaining course contents. A discussion will boot from the three main questions from which secondary questions may arise to evaluate the level of competence also in terms of language skills. Particularly, relevance accuracy, synthesis and quality of communication.
The assessment of any project will be based on the project presentation of no more than 15 minutes and relative defence. The project will have a score from -3 to + 3 points that will be added to the average score achieved on the three main questions. Part of these questions could be could be also on the topics covered by project.