Indice. Parte 1 Fondamenti 2. 1 Introduzione 3. 3 Analisi dei carichi e delle tensioni e deformazioni Materiali 29

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1 Romane.pdf :20: ( ) Prefazione all edizione italiana Ringraziamenti Simboli xxi xix Parte 1 Fondamenti 2 1 Introduzione 3 xvii 1 1 Il progetto La progettazione meccanica Fasi e iterazioni del progetto meccanico Ausili alla progettazione e risorse Le responsabilità professionali del progettista meccanico Le norme e l unificazione Considerazioni economiche La sicurezza e la responsabilità del prodotto Tensioni e resistenza Incertezze Fattore di progetto e coefficiente di sicurezza Affidabilità Quote e tolleranze Unità di misura e unità da preferirsi Calcoli e cifre significative Specifiche dell esempio applicativo sulla trasmissione di potenza 25 Problemi 26 2 Materiali Resistenza e rigidezza del materiale L importanza statistica delle proprietà del materiale Resistenza e lavorazioni a freddo Durezza Resistenza all urto (resilienza) Effetti della temperatura Sistemi di designazione negli USA Fusione in terra Formatura in conchiglia (procedimento Croning) Microfusione Metallurgia delle polveri Processi di lavorazione a caldo Processi di lavorazione a freddo Trattamento termico dell acciaio Acciai legati Acciai resistenti alla corrosione Materiali per fonderia Metalli non ferrosi Plastiche Materiali compositi Scelta dei materiali 57 Problemi 63 3 Analisi dei carichi e delle tensioni e deformazioni Equilibrio e modelli di corpo libero Taglio e momento flettente nelle travi Funzioni singolari Tensione Componenti cartesiane della tensione Circoli di Mohr per uno stato di tensione piano Generico stato di tensione tridimensionale Deformazione elastica Tensioni uniformemente distribuite Tensioni normali in travi soggette a momento flettente Tensioni tangenziali in travi soggette a flessione Torsione Concentrazione di tensioni Tensioni nei cilindri in pressione Tensioni nei dischi rotanti Accoppiamenti forzati alla pressa e a caldo Effetti della temperatura Travi curve soggette a flessione Tensioni di contatto Sommario 121 Problemi 121

2 Romane.pdf :20: ( ) x 4 Flessibilità e rigidezza Rigidezza delle molle Trazione, compressione e torsione Deformata dovuta a momento Metodi per determinare la deformata di una trave Calcolo della deformata con il metodo della sovrapposizione degli effetti Calcolo della deformata mediante funzioni di singolarità Energia di deformazione Il teorema di Castigliano Deformate di travi curve Problemi staticamente indeterminati Travi in compressione: caso generale Travi lunghe con asse del carico baricentrico Aste compresse di media lunghezza con asse del carico baricentrico Aste con carico eccentrico Puntoni o travi corte in compressione Stabilità elastica Urti e impatti Carico applicato improvvisamente 171 Problemi 173 Parte 2 Prevenzione dei guasti Guasti a seguito di carichi statici Resistenza ai carichi statici Concentrazione delle tensioni Criteri di resistenza Criterio della tensione tangenziale massima per materiali duttili Criterio dell energia di distorsione per materiali duttili Criterio di Mohr-Coulomb per materiali duttili (MCD) Sintesi delle tipologie di guasto dei materiali duttili Criterio della massima tensione principale per materiali fragili Estensione del criterio di Mohr ai materiali fragili Sintesi delle tipologie di guasto dei materiali fragili Scelta del criterio di resistenza ottimale Introduzione alla meccanica della frattura Analisi stocastica Importanti equazioni di progetto 221 Problemi Resistenza a fatica, causata da carichi variabili nel tempo Introduzione alla fatica nei metalli Il calcolo a resistenza a fatica nell analisi e nella progettazione Metodi per il calcolo della vita a fatica Calcolo della vita a fatica a tensione Calcolo della vita a fatica a deformazione Meccanica della frattura lineare ed elastica Il limite di fatica Resistenza a fatica Fattori che modificano il limite di fatica Concentrazione degli sforzi e sensibilità all intaglio Caratterizzazione di cicli di tensioni sinusoidali Criteri di rottura a fatica con tensioni oscillanti Carico affaticante di torsione con tensioni oscillanti Combinazione dei modi di carico Tensioni oscillanti variabili; fatica per danno cumulativo Resistenza a fatica superficiale Analisi stocastica Linee guida ed equazioni principali per il calcolo della vita a fatica a tensione 301 Problemi 304 Parte 3 Dimensionamento di elementi meccanici Alberi e componenti per alberi Introduzione Materiali per alberi Layout degli alberi Progettazione a resistenza degli alberi Considerazioni sulla deflessione degli alberi Alberi cavi Velocità critiche 324

3 Romane.pdf :20: ( ) xi 7 8 Componenti per alberi Tolleranze e accoppiamenti 337 Problemi Viti, dispositivi di fissaggio e collegamenti smontabili Definizioni e filettature standard La meccanica delle viti di potenza Organi di collegamento filettati Giunti: rigidezza del dispositivo di collegamento Giunti: rigidezza delle parti da collegare Resistenza dei bulloni Giunti sottoposti a trazione: effetto del carico esterno su viti e parti collegate Relazione fra coppia di serraggio e tensione nelle viti Giunto con precarico sollecitato staticamente Giunti con guarnizioni Giunti sollecitati a fatica Giunti chiodati e rivettati sottoposti a taglio 382 Problemi Saldatura e progettazione di collegamenti permanenti Simbologia Saldature di testa e d angolo Sollecitazioni nelle saldature sottoposte a torsione Sollecitazioni nelle saldature sottoposte a flessione Resistenza delle giunzioni saldate Sollecitazioni statiche Sollecitazioni affaticanti Saldature a resistenza elettrica Incollaggio 415 Problemi Molle meccaniche Sollecitazioni nelle molle a elica L effetto della curvatura Deformazione delle molle a elica Le molle di compressione Stabilità Materiali per molle Progettazione di molle di compressione a elica sollecitate staticamente Frequenza critica delle molle a elica Sollecitazione a fatica di molle di compressione a elica Progettazione di molle di compressione a elica sottoposte a fatica Molle a trazione Molle di torsione a elica Molle Belleville Molle speciali Sommario 467 Problemi Cuscinetti a rotolamento Tipi di cuscinetto Durata dei cuscinetti Capacità di carico dei cuscinetti ad affidabilità di base Sopravvivenza dei cuscinetti: affidabilità rispetto alla durata Carico di riferimento, vita e affidabilità Combinazione di caricamento radiale e assiale Caricamento variabile Scelta dei cuscinetti a sfere e a rulli cilindrici Scelta dei cuscinetti a rulli conici Indicazioni di progetto per la scelta dei cuscinetti volventi obliqui Lubrificazione Montaggio e schermi 505 Problemi Lubrificazione e cuscinetti portanti Tipi di lubrificazione Viscosità Equazione di Petroff Lubrificazione stabile Lubrificazione a film spesso Teoria della lubrificazione idrodinamica Considerazioni progettuali Le relazioni tra le variabili Condizioni di stazionarietà nei cuscinetti indipendenti Gioco Cuscinetti ad alimentazione forzata 536

4 Romane.pdf :20: ( ) xii Carichi e materiali Tipi di cuscinetto Cuscinetti reggispinta Cuscinetti in condizioni di lubrificazione limite 545 Problemi Ruote dentate: generalità Tipi di ruote dentate Nomenclatura Azione coniugata Proprietà dell evolvente Concetti fondamentali Rapporto di ricoprimento Interferenza Fabbricazione delle ruote dentate Ruote coniche a denti diritti Ruote dentate elicoidali ad assi paralleli Coppia ruota elicoidale-vite senza fine Sistemi di dentatura Rotismi Analisi dei carichi: trasmissione con ingranaggi cilindrici a denti diritti Analisi dei carichi: trasmissione con ingranaggi conici Analisi dei carichi: trasmissione con ingranaggi cilindrici a denti elicoidali Analisi dei carichi: trasmissione con ruota elicoidale e vite senza fine 590 Problemi Ruote dentate cilindriche a denti diritti e a denti elicoidali Calcolo a flessione secondo Lewis Calcolo contro l usura Calcolo delle tensioni secondo AGMA Calcolo a resistenza secondo AGMA Fattori geometrici I e J (Z I e Y J ) Coefficiente elastico C p (Z E ) Coefficiente dinamico K v Coefficiente di sovraccarico K o Coefficiente di stato superficiale C f (Z R ) Fattore dimensionale K s Coefficiente di distribuzione del carico K m (K H ) Coefficiente del rapporto di durezza C H (Z W ) Coefficienti di vita Y N e Z N per cicli di carico Coefficiente di affidabilità K R (Y Z ) Coefficiente di temperatura K T (Y θ ) Coefficiente dello spessore della corona K B Coefficienti di sicurezza S F e S H Analisi Progettazione di un ingranaggio 641 Problemi Ingranaggi conici e a vite Introduzione agli ingranaggi conici Tensioni e resistenza degli ingranaggi conici Coefficienti delle equazioni AGMA Calcolo di ruote coniche a denti diritti Progetto di ingranaggi conici a denti diritti Equazioni AGMA per le ruote a vite senza fine Analisi delle ruote a vite senza fine Progetto di ingranaggi a vite senza fine Calcolo a usura secondo Buckingham 683 Problemi Frizioni, freni, innesti e volani Analisi statica di frizioni e freni Frizioni e freni a ganasce Frizioni a contatto assiale Freni a disco Frizioni e freni a cono Considerazioni energetiche Incremento di temperatura Materiali di attrito Frizioni e innesti vari Volani 717 Problemi Elementi meccanici flessibili Cinghie Trasmissioni a cinghie piatte e tonde Cinghie trapezoidali 745

5 Romane.pdf :20: ( ) xiii 17 4 Cinghie dentate Catene a rulli Funi metalliche Alberi flessibili 772 Problemi Esempio applicativo sulla trasmissione di potenza Iter progettuale per la trasmissione di potenza Requisiti di potenza e di coppia Dimensionamento degli ingranaggi Layout dell albero di trasmissione Analisi delle sollecitazioni Scelta del materiale per l albero Progettazione a resistenza dell albero Progettazione a rigidezza dell albero Scelta dei cuscinetti Scelta delle chiavette e degli anelli elastici Analisi finale 798 Problemi 799 Parte 4 Strumenti di analisi Analisi agli elementi finiti Il metodo agli elementi finiti Geometria dell elemento Procedura risolutiva degli elementi finiti Generazione della mesh Applicazione dei carichi Condizioni al contorno Tecniche di modellazione Stress termici Instabilità elastica Analisi delle vibrazioni Riepilogo 817 Problemi Considerazioni statistiche Variabili casuali Media aritmetica, varianza e deviazione standard Distribuzioni di probabilità Propagazione degli errori Regressione lineare 837 Problemi 840 Appendici A Tabelle utili 845 B Soluzioni dei problemi 893 analitico 903