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1. Prefazione XIII
Ringraziamenti dell’Editore XV
Simboli XVII
Guida alla lettura XXI
Parte 1 Fondamenti 1
1 Introduzione 1
1-1 Il progetto 2
1-2 La progettazione meccanica 3
1-3 Fasi e interazioni
del progetto meccanico 3
1-4 Ausili alla progettazione
e risorse 6
1-5 Responsabilità professionali
del progettista meccanico 7
1-6 Norme e unificazione 9
1-7 Considerazioni economiche 10
1-8 Sicurezza e responsabilità
del prodotto 12
1-9 Tensioni e resistenza 13
1-10 Incertezze 14
1-11 Fattore di progetto
e coefficiente
di sicurezza 15
1-12 Affidabilità 16
1-13 Quote e tolleranze 17
1-14 Unità di misura e unità
da preferirsi 19
1-15 Calcoli e cifre significative 21
1-16 Progettazione orientata alla
proprietà (Design for “X”) 22
1-17 Specifiche dell’esempio
applicativo sulla
trasmissione di potenza 23
2 Materiali 27
2-1 Resistenza e rigidezza
del materiale 27
2-2 Resistenza e lavorazioni
a freddo 30
2-3 Importanza statistica
delle proprietà del materiale 36
2-4 Durezza 37
2-5 Resistenza all’urto
(resilienza) 38
2-6 Effetti della temperatura 39
2-7 Sistemi di designazione
negli USA 41
2-8 Fusione in terra 42
2-9 Formatura in conchiglia
(procedimento Croning) 42
2-10 Microfusione 43
2-11 Metallurgia delle polveri 43
2-12 Processi di lavorazione
a caldo 43
2-13 Processi di lavorazione
a freddo 44
2-14 Trattamento termico
dell’acciaio 45
2-15 Acciai legati 48
2-16 Acciai resistenti
alla corrosione 49
2-17 Materiali per fonderia 49
2-18 Metalli non ferrosi 51
2-19 Plastiche 54
Indice
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2. 2-20 Materiali compositi 54
2-21 Scelta dei materiali 56
3 Analisi dei carichi
e delle tensioni
e deformazioni 63
3-1 Equilibrio e modelli di corpo
libero 63
3-2 Taglio e momento flettente
nelle travi 66
3-3 Funzioni di singolarità 68
3-4 Tensione 70
3-5 Componenti cartesiane
della tensione 70
3-6 Circoli di Mohr per uno stato
di tensione piano 71
3-7 Generico stato di tensione
tridimensionale 77
3-8 Deformazione elastica 78
3-9 Tensioni uniformemente
distribuite 79
3-10 Tensioni normali in travi
soggette a momento flettente 80
3-11 Tensioni tangenziali in travi
soggette a flessione 86
3-12 Torsione 90
3-13 Concentrazione di tensioni 100
3-14 Tensioni nei cilindri
in pressione 103
3-15 Tensioni nei dischi rotanti 105
3-16 Accoppiamenti forzati
alla pressa e a caldo 106
3-17 Effetti della temperatura 107
3-18 Travi curve soggette
a flessione 108
3-19 Tensioni di contatto 115
3-20 Sommario 119
Esempio trasversale di riepilogo E-3-1 120
Esempio trasversale di riepilogo E-3-2 127
4 Flessibilità e rigidezza 129
4-1 Rigidezza delle molle 129
4-2 Trazione, compressione
e torsione 130
4-3 Deformata dovuta
a momento flettente 131
4-4 Metodi per determinare
la deformata di una trave 134
4-5 Calcolo della deformata
con il metodo della
sovrapposizione degli effetti 134
4-6 Calcolo della deformata
mediante funzioni
di singolarità 137
4-7 Energia di deformazione 142
4-8 Teorema di Castigliano 145
4-9 Deformate di travi curve 150
4-10 Problemi staticamente
indeterminati 156
4-11 Travi in compressione: caso
generale 161
4-12 Travi lunghe con asse
del carico baricentrico 161
4-13 Aste compresse di media
lunghezza con asse
del carico baricentrico 164
4-14 Aste con carico eccentrico 164
4-15 Puntoni o travi corte
in compressione 167
4-16 Stabilità elastica 169
4-17 Urti e impatti 170
4-18 Carico applicato
improvvisamente 171
Esempio trasversale di riepilogo E-4-1 173
Parte 2 Prevenzione
dei guasti 177
5 Guasti a seguito di carichi
statici 177
5-1 Resistenza ai carichi statici 179
5-2 Concentrazione
delle tensioni 180
5-3 Criteri di resistenza 182
5-4 Criterio della tensione
tangenziale massima
per materiali duttili 182
5-5 Criterio dell’energia
di distorsione per materiali
duttili 184
5-6 Criterio di Mohr-Coulomb
per materiali duttili (MCD) 189
5-7 Sintesi delle tipologie
di guasto dei materiali duttili 192
5-8 Criterio della massima
tensione principale
per materiali fragili 196
VIII IIndice
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3. 5-9 Estensione del criterio
di Mohr ai materiali fragili 197
5-10 Sintesi delle tipologie
di guasto dei materiali fragili 199
5-11 Scelta del criterio
di resistenza ottimale 199
5-12 Introduzione alla meccanica
della frattura 199
5-13 Analisi stocastica 209
5-14 Importanti equazioni
di progetto 215
Esempio trasversale di riepilogo E-5-1 217
Esempio trasversale di riepilogo E-5-2 219
6 Resistenza a fatica, causata
da carichi variabili nel tempo 221
6-1 Introduzione alla fatica
nei metalli 221
6-2 Calcolo a resistenza a fatica
nell’analisi e nella
progettazione 224
6-3 Metodi per il calcolo
della vita a fatica 228
6-4 Calcolo della vita a fatica
a tensione 228
6-5 Calcolo della vita a fatica
a deformazione 230
6-6 Meccanica della frattura
lineare ed elastica 233
6-7 Limite di fatica 236
6-8 Resistenza a fatica 237
6-9 Fattori che modificano
il limite di fatica 240
6-10 Concentrazione degli sforzi
e sensibilità all’intaglio 247
6-11 Caratterizzazione di cicli
di tensioni sinusoidali 252
6-12 Criteri di rottura a fatica
con tensioni oscillanti 254
6-13 Carico affaticante di torsione
con tensioni oscillanti 268
6-14 Combinazione dei modi
di carico 269
6-15 Tensioni oscillanti variabili;
fatica per danno cumulativo 272
6-16 Resistenza a fatica
superficiale 278
6-17 Analisi stocastica 281
6-18 Linee guida ed equazioni
principali per il calcolo
della vita a fatica a tensione 295
Esempio trasversale di riepilogo E-6-1 298
Parte 3 Dimensionamento
di elementi meccanici 303
7 Alberi e componenti
per alberi 303
7-1 Introduzione 303
7-2 Materiali per alberi 304
7-3 Layout degli alberi 305
7-4 Progettazione a resistenza
degli alberi 309
7-5 Considerazioni sulla
deflessione degli alberi 315
7-6 Alberi cavi 317
7-7 Velocità critiche 318
7-8 Componenti per alberi 323
7-9 Tolleranze e accoppiamenti 330
8 Viti, dispositivi di fissaggio
e collegamenti smontabili 335
8-1 Definizioni e filettature
standard 335
8-2 Meccanica delle viti
di potenza 338
8-3 Organi di collegamento
filettati 345
8-4 Giunti: rigidezza
del dispositivo di
collegamento 347
8-5 Giunti: rigidezza delle parti
da collegare 350
8-6 Resistenza dei bulloni 353
8-7 Giunti sottoposti a trazione:
effetto del carico esterno
su viti e parti collegate 355
8-8 Relazione fra coppia di
serraggio e tensione nelle
viti 357
8-9 Giunto con precarico
sollecitato staticamente 359
8-10 Giunti con guarnizioni 362
8-11 Giunti sollecitati a fatica 363
8-12 Giunti chiodati e rivettati
sottoposti a taglio 368
Esempio trasversale di riepilogo E-8-1 376
Indice IIX
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4. 9 Saldatura e progettazione
di collegamenti permanenti 381
9-1 Simbologia 381
9-2 Saldature di testa e d’angolo 383
9-3 Sollecitazioni nelle saldature
sottoposte a torsione 386
9-4 Sollecitazioni nelle saldature
sottoposte a flessione 391
9-5 Resistenza delle giunzioni
saldate 393
9-6 Sollecitazioni statiche 395
9-7 Sollecitazioni affaticanti 399
9-8 Saldature a resistenza
elettrica 401
9-9 Incollaggio 401
Esempio trasversale di riepilogo E-9-1 412
10 Molle meccaniche 415
10-1 Sollecitazioni nelle molle
a elica 415
10-2 Effetto della curvatura 416
10-3 Deformazione delle molle
a elica 417
10-4 Molle di compressione 417
10-5 Stabilità 418
10-6 Materiali per molle 419
10-7 Progettazione di molle
di compressione a elica
sollecitate staticamente 423
10-8 Frequenza critica delle molle
a elica 429
10-9 Sollecitazione a fatica
di molle di compressione
a elica 430
10-10 Progettazione di molle
di compressione a elica
sottoposte a fatica 434
10-11 Molle a trazione 436
10-12 Molle di torsione a elica 444
10-13 Molle Belleville 450
10-14 Molle speciali 451
10-15 Sommario 452
11 Cuscinetti a rotolamento 453
11-1 Tipi di cuscinetto 454
11-2 Durata dei cuscinetti 456
11-3 Capacità di carico
dei cuscinetti ad affidabilità
di base 457
11-4 Sopravvivenza dei cuscinetti:
affidabilità rispetto alla durata 458
11-5 Carico di riferimento, vita
e affidabilità 460
11-6 Combinazione di carico
radiale e assiale 461
11-7 Caricamento variabile 466
11-8 Scelta dei cuscinetti a sfere
e a rulli cilindrici 470
11-9 Scelta dei cuscinetti a rulli
conici 472
11-10 Indicazioni di progetto
per la scelta dei cuscinetti
volventi obliqui 482
11-11 Lubrificazione 487
11-12 Montaggio e schermi 487
12 Lubrificazione e cuscinetti
portanti 491
12-1 Tipi di lubrificazione 492
12-2 Viscosità 492
12-3 Equazione di Petroff 493
12-4 Lubrificazione stabile 495
12-5 Lubrificazione a film spesso 496
12-6 Teoria della lubrificazione
idrodinamica 497
12-7 Considerazioni progettuali 501
12-8 Le relazioni tra le variabili 502
12-9 Condizioni di stazionarietà
nei cuscinetti indipendenti 511
12-10 Gioco 515
12-11 Cuscinetti ad alimentazione
forzata 516
12-12 Carichi e materiali 521
12-13 Tipi di cuscinetto 523
12-14 Cuscinetti reggispinta 523
12-15 Cuscinetti in condizioni
di lubrificazione limite 524
13 Ruote dentate:
generalità 531
13-1 Tipi di ruote dentate 531
13-2 Nomenclatura 533
13-3 Azione coniugata 534
13-4 Proprietà dell’evolvente 535
13-5 Concetti fondamentali 535
13-6 Grado di ricoprimento 540
13-7 Interferenza 541
X IIndice
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5. 13-8 Fabbricazione delle ruote
dentate 543
13-9 Ruote coniche a denti diritti 546
13-10 Ruote dentate elicoidali
ad assi paralleli 547
13-11 Coppia ruota elicoidale-vite
senza fine 550
13-12 Sistemi di dentatura 551
13-13 Rotismi 553
13-14 Analisi dei carichi:
trasmissione con ingranaggi
cilindrici a denti diritti 559
13-15 Analisi dei carichi:
trasmissione con ingranaggi
conici 562
13-16 Analisi dei carichi:
trasmissione con ingranaggi
cilindrici a denti elicoidali 565
13-17 Analisi dei carichi:
trasmissione con ruota
elicoidale e vite senza fine 568
14 Ruote dentate cilindriche
a denti diritti e a denti
elicoidali 573
14-1 Calcolo a flessione secondo
Lewis 575
14-2 Calcolo a usura 582
14-3 Calcolo delle tensioni
secondo l’AGMA 584
14-4 Calcolo a resistenza secondo
l’AGMA 585
14-5 Fattori geometrici I e J (ZI
e YJ) 590
14-6 Coefficiente elastico Cp (ZE) 594
14-7 Coefficiente dinamico Kv 594
14-8 Coefficiente di sovraccarico Ko 595
14-9 Coefficiente di stato
superficiale Cf (ZR) 596
14-10 Fattore dimensionale Ks 596
14-11 Coefficiente di distribuzione
del carico Km (KH) 597
14-12 Coefficiente del rapporto
di durezza CH (ZW) 598
14-13 Coefficienti di vita YN e ZN
per cicli di carico 600
14-14 Coefficiente di affidabilità KR
(YZ) 600
14-15 Coefficiente di temperatura
KT (Yu) 601
14-16 Coefficiente dello spessore
della corona KB 601
14-17 Coefficienti di sicurezza SF
e SH 602
14-18 Analisi 602
14-19 Progettazione di un
ingranaggio 612
15 Ingranaggi conici e a vite 619
15-1 Introduzione agli ingranaggi
conici 619
15-2 Tensioni e resistenza
degli ingranaggi conici 620
15-3 Coefficienti delle equazioni
AGMA 624
15-4 Calcolo di ruote coniche
a denti diritti 634
15-5 Progetto di ingranaggi conici
a denti diritti 638
15-6 Equazioni AGMA per le ruote
a vite senza fine 640
15-7 Analisi delle ruote a vite
senza fine 644
15-8 Progetto di ingranaggi a vite
senza fine 648
15-9 Calcolo a usura secondo
Buckingham 651
16 Frizioni, freni, innesti e volani 653
16-1 Analisi statica di frizioni
e freni 654
16-2 Frizioni e freni a ganasce 656
16-3 Frizioni a contatto assiale 664
16-4 Freni a disco 667
16-5 Frizioni e freni a cono 671
16-6 Considerazioni energetiche 673
16-7 Incremento di temperatura 675
16-8 Materiali di attrito 678
16-9 Frizioni e innesti vari 679
16-10 Volani 681
17 Elementi meccanici flessibili 687
17-1 Cinghie 687
17-2 Trasmissioni a cinghie piatte
e tonde 690
17-3 Cinghie trapezoidali 704
17-4 Cinghie dentate 713
Indice IXI
00PrPag_Layout 1 04/09/13 18:05 Pagina XI

6. 17-5 Catene a rulli 714
17-6 Funi metalliche 721
17-7 Alberi flessibili 729
18 Esempio applicativo
sulla trasmissione di potenza 731
18-1 Iter progettuale
per la trasmissione di potenza 732
Esempio applicativo parte 1
Specifiche di progetto 732
18-2 Requisiti di potenza
e di coppia 733
18-3 Dimensionamento
degli ingranaggi 734
Esempio applicativo parte 2
Coppie, velocità e rapporti
di trasmissione 734
Esempio applicativo parte 3
Dimensionamento degli ingranaggi 736
18-4 Layout dell’albero
di trasmissione 740
Esempio applicativo parte 4
Layout dell’albero 741
18-5 Analisi delle sollecitazioni 742
18-6 Scelta del materiale
per l’albero 742
18-7 Progettazione a resistenza
dell’albero 742
Esempio applicativo parte 5
Progettazione a resistenza dell’albero 743
Esempio applicativo parte 6
Verifica a rigidezza dell’albero 748
18-8 Progettazione a rigidezza
dell’albero 748
18-9 Scelta dei cuscinetti 749
Esempio applicativo parte 7
Scelta dei cuscinetti 750
Esempio applicativo parte 8
Dimensionamento delle chiavette 751
18-10 Scelta delle chiavette
e degli anelli elastici 751
18-11 Analisi finale 752
Parte 4 Strumenti di analisi 753
19 Analisi agli elementi finiti 753
19-1 Il metodo agli elementi
finiti 754
19-2 Geometria dell’elemento 756
19-3 Generazione della mesh 756
19-4 Applicazione dei carichi 758
19-5 Condizioni al contorno 759
19-6 Tecniche di modellazione 760
19-7 Formulazione generale
per problemi strutturali
statici 762
19-8 Stress termici 770
19-9 Instabilità elastica 771
19-10 Analisi delle vibrazioni 772
19-11 Riepilogo 773
Esempio trasversale di riepilogo E-19-1 774
Bibliografia addizionale 776
20 Considerazioni statistiche 777
20-1 Variabili casuali 777
20-2 Media aritmetica, varianza
e deviazione standard 779
20-3 Distribuzioni di probabilità 783
20-4 Propagazione degli errori 792
20-5 Regressione lineare 794
20-6 Affidabilità dei sistemi 797
Appendice 799
Eserciziario E1
XII IIndice
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