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Una panoramica sintetica ma completa dei principali temi legati all'insegnamento universitario della Costruzione di macchine: la prima parte del testo presenta argomenti di carattere generale (materiali, progettazione orientata alla fabbricazione e al montaggio, resistenza, durabilità) mentre la seconda è dedicata allo studio dei componenti delle macchine. Un ricco e accurato corredo di immagini, numerosi esempi di esercizi svolti e commentati e un ampio repertorio di domande di verifica e di esercizi applicativi fanno di questo testo un utile strumento didattico per lo studio di questa disciplina.

Dall’indirizzo http://hpe.pearson.it/depaulis è possibile accedere a un Companion Website contenente utili supplementi, tra cui le soluzioni ad alcuni degli esercizi presentati, file di programmi da eseguire con MATLAB e numerosi complementi di approfondimento. I docenti che adottano il testo potranno ricevere le slide di presentazione di argomenti attinenti al contenuto del libro.

Prefazione VII

PARTE I CONCETTI E METODI DI GENERALE APPLICAZIONE 1

Capitolo 1 Progettazione 3

1.1 La Specifica Tecnica 3

1.2 Progetto concettuale e progetto costruttivo 7

1.3 Progettazione concreta 14

1.4 Affidabilità e sicurezza 17

1.5 Valutazioni tecniche e valutazioni economiche 23

Capitolo 2 Materiali 27

2.1 Introduzione 27

2.2 Prove standard sui materiali 27

2.3 Materiali metallici 30

2.4 Materiali non metallici 41

2.5 Indici di merito 51

Capitolo 3 Progettazione orientata alla fabbricazione e al montaggio 57

3.1 Introduzione 57

3.2 Pianifi cazione del processo produttivo 59

3.3 Costi 60

3.4 Materiali e processi produttivi 63

3.5 Fabbricazione dei pezzi 64

3.6 Linee guida per il disegno dei pezzi 71

3.7 Ispezioni e controlli 72

3.8 Montaggio e smontaggio 73

3.9 Considerazioni conclusive 77

Capitolo 4 Resistenza 79

4.1 Introduzione 79

4.2 Analisi dei carichi 80

4.3 Coefficienti di sicurezza 82

4.4 Affidabilità 84

4.5 Verifiche principali 84

4.6 Dai carichi alle sollecitazioni 85

4.7 Partecipazione plastica 93

4.8 Pressioni di contatto 97

4.9 Resistenza al massimo carico 100

4.10 Verifica di elementi non metallici 101

4.11 Meccanica della frattura 102

4.12 Scorrimento viscoso 109

4.13 Considerazioni conclusive 111

Capitolo 5 Durabilità 115

5.1 Introduzione 115

5.2 Corrosione, erosione e usura 116

5.3 Sollecitazioni e rotture per fatica 120

5.4 Il coefficiente di effetto di intaglio 124

5.5 L’effetto di una tensione media 127

5.6 Effetto di intaglio con tensioni medie di trazione 130

5.7 Sollecitazioni multiassiali affaticanti 130

5.8 Sollecitazioni di contatto e fatica superficiale 133

5.9 Cicli di deformazione e rotture per fatica 135

5.10 Sollecitazioni di ampiezza variabile 137

5.11 Avanzamento di fessure per fatica 141

5.12 Interazione tra più forme di danneggiamento 145

PARTE II APPLICAZIONE AI PRINCIPALI COMPONENTI MECCANICI 149

Capitolo 6 Collegamenti fissi 151

6.1 Chiodatura 151

6.2 Saldature 159

6.3 Incollaggio 173

6.4 Collegamento di lamiere per deformazione locale a freddo 176

6.5 Considerazioni conclusive 177

Capitolo 7 Collegamenti smontabili 181

7.1 Introduzione 181

7.2 Accoppiamento attraverso superfi ci cilindriche 181

7.3 Accoppiamento con superfici coniche 199

7.4 Collegamenti con linguette e alberi scanalati 203

7.5 Accoppiamento con superfici elicoidali 208

7.6 Montaggio dei bulloni 225

7.7 Relazioni fondamentali per il dimensionamento del collegamento 227

7.8 Forza applicata variabile nel tempo 228

7.9 Collegamento con più bulloni 230

7.10 Bulloni idraulici 233

7.11 Raccomandazioni per la realizzazione di collegamenti con viti 234

7.12 Viti di manovra e per la trasmissione di potenza 234

Capitolo 8 Molle 245

8.1 Funzione delle molle 245

8.2 Molle elicoidali 256

8.3 Molle realizzate con gomma 263

8.4 Molle in materiale composito 263

8.5 Molle a gas 264

8.6 Appendice: travi a grande curvatura 266

8.7 Considerazioni conclusive 267

Capitolo 9 Cuscinetti 271

9.1 Lubrificanti 271

9.2 Cuscinetti 274

9.3 Lubrificazione idrodinamica 281

9.4 Cuscinetti con corpi volventi 287

9.5 Calcolo della durata 290

9.6 Tipi di cuscinetti 300

9.7 Considerazioni conclusive 308

Capitolo 10 Alberi e assi 311

10.1 Introduzione 311

10.2 Forma geometrica 311

10.3 Calcoli di progetto e di verifica 313

10.4 Tipologia di alberi 321

10.5 Problemi dinamici negli alberi 324

10.6 Assi o assali 335

10.7 Considerazioni conclusive 337

Capitolo 11 Giunti 341

11.1 Introduzione 341

11.2 Giunti rigidi 343

11.3 Giunti articolati 344

11.4 Giunti a denti 352

11.5 Giunti elastici 354

11.6 Giunti elastici torsionalmente 356

11.7 Giunti elastici con elastomeri 357

11.8 Considerazioni conclusive 358

Capitolo 12 Trasmissioni a ingranaggi 361

12.1 Introduzione 361

12.2 Caratteristiche principali 362

12.3 Ingranaggi cilindrici a denti dritti 364

12.4 Sollecitazioni, rottura e danni dei denti 374

12.5 Fattori correttivi 381

12.6 Dinamica dell’ingranamento 383

12.7 Dimensionamento e verifica assistiti dal calcolatore 386

12.8 Dentatura cilindrica elicoidale 387

12.9 Dentature coniche, ipoidi e a vite 390

12.10 Lubrificazione degli ingranaggi 393

12.11 Rendimento 395

12.12 Riduttori a ingranaggi 397

12.13 Prove sugli ingranaggi 405

12.14 Considerazioni conclusive 406

Capitolo 13 Organi flessibili 409

13.1 Introduzione 409

13.2 Dispositivi a fune 411

13.3 Trasmissioni del moto 414

13.4 Considerazioni conclusive 428

Capitolo 14 Innesti e freni 431

14.1 Introduzione 431

14.2 Innesti 432

14.3 Freni 442

14.4 Dimensionamento degli innesti e dei freni 444

14.5 Considerazioni conclusive 451

Indice analitico 453

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Antonio De Paulis (autore) Ordinario di Costruzione di Macchine, ha insegnato presso la Facoltà di Ingegneria delle Università di Pisa e de L’Aquila. Ha tenuto inoltre corsi di Meccanica applicata, Disegno tecnico industriale, Tecnologia e costruzione di macchine e Costruzione di apparecchiature chimiche. La sua attività di ricerca è iniziata con l’applicazione del metodo degli E. F. a problemi di instabilità elastica e di dinamica  e successivamente è stata dedicata alle vibrazioni meccaniche, alle normative per tubazioni, al comportamento meccanico di materiale composito e ai costi nella progettazione.

Enrico Manfredi (autore)

Ordinario di Costruzione di macchine dal 1980, ha insegnato presso la Facoltà di Ingegneria di Pisa, dove ha ricoperto per numerosi anni la cattedra che in precedenza era stata di Lucio Lazzarino presso il Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale. La sua attività di ricerca su problemi di progettazione meccanica e di resistenza di materiali e di trasmissioni ad ingranaggi si è svolta soprattutto presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione, del quale è stato a lungo vice direttore. Nel 2003 l’Ateneo pisano gli ha conferito l’Ordine del Cherubino.