Studia Inżynierskie Zaoczne I stopnia

Podstawy Konstrukcji Urządzeń Precyzyjnych

Regulamin ćwiczeń projektowych w roku akademickim 2011/2012 – sem. 3

1.

Na ćwiczenia projektowe mogą uczęszczać osoby znajdujące się na listach
dzie

kańskich. Studenci z rejestracją warunkową, urlopowani lub odrabiający

ćwiczenia tzw. awansem mogą być wpisani na listę grupy po spełnieniu wymagań
ustalonych przez Dziekana (stosowna rejestracja lub/i pozwolenie od Dziekana).

2.

Obecność na ćwiczeniach jest kontrolowana. Nieusprawiedliwione opuszczenie
dwóch zajęć oraz brak postępów w nauce może spowodować, po ostrzeżeniu,
wy

stąpienie do Dziekana z wnioskiem o skreślenie z listy studentów.

3.

Studenci w czasie zajęć podzieleni są na podgrupy. Przydział do określonej
podgrupy obowi

ązuje przez cały semestr.

4.

Program zajęć przewiduje wykonanie dwóch projektów P1 i P2. Zadania te są
punktowane według następującej zasady:

-

Projekt 1 (ZK):

12

punktów

-

Projekt 2 (Dok):

18

punktów

5.

Do zaliczenia projektowania niezbędne jest oddanie projektów do oceny i
uzyskanie nie mniej niż 15,5 punktu.

6.

Rysunek złożeniowy mechanizmu będącego przedmiotem projektu musi być
za

twierdzony przez prowadzącego w terminie wynikającym z harmonogramu.

Projekt bez zatwierdzonego rysunku złożeniowego nie będzie przyjęty do oceny.

7.

Istotny wpływ na zaliczenie projektowania ma systematyczna praca, tzn.,
obecność na zajęciach i terminowość realizacji projektów.

8.

Oddanie projektu nie później niż w wyznaczonym terminie, przy jednoczesnym

bra

ku nieusprawiedliwionych nieobecności, umożliwia prowadzącemu

podwyższenie oceny o 1 punkt.

9.

Dopuszcza się oddanie projektu najwyżej jeden tydzień po wyznaczonym
terminie (do dnia 23.01.2012r) pod warunkiem zatwierdzenia rysunku
złożeniowego zgodnie z pkt. 6 regulaminu.

Po tym terminie projekty nie

będą przyjmowane i jest to jednoznaczne z

oceną niedostateczną z ćwiczeń projektowych.

10.

W okresie od zakończenia zajęć do dnia 23.01.2012 istnieje możliwość kontaktu
z prowadzącym w trybie indywidualnych konsultacji.

11. W przypadku uzyskania oceny niedostatecz

nej, zaliczenie projektowania można

uzyskać tylko przez ponowny udział w zajęciach w następnym roku akademickim
lub -

za zgodą Prodziekana d/s Studiów Zaocznych - w innym trybie.

12.

Możliwość zaliczenia projektowania na podstawie oceny z lat ubiegłych należy
uzgodnić na początku semestru (do końca trzeciego zjazdu włącznie) z
kierownikiem projektowania.

(Bardzo ważne ze względu na zmianę programu w

sem. 3 i 4)

13.

Sprawy nie ujęte w niniejszym regulaminie są rozstrzygane indywidualnie przez
prowa

dzących zajęcia w porozumieniu z kierownikiem projektowania.

P

P

o

o

l

l

i

i

t

t

e

e

c

c

h

h

n

n

i

i

k

k

a

a

W

W

a

a

r

r

s

s

z

z

a

a

w

w

s

s

k

k

a

a

W

W

y

y

d

d

z

z

i

i

a

a

ł

ł

M

M

e

e

c

c

h

h

a

a

t

t

r

r

o

o

n

n

i

i

k

k

i

i

P

P

O

O

D

D

S

S

T

T

A

A

W

W

Y

Y

K

K

O

O

N

N

S

S

T

T

R

R

U

U

K

K

C

C

J

J

I

I

U

U

R

R

Z

Z

Ą

Ą

D

D

Z

Z

E

E

Ń

Ń

P

P

R

R

E

E

C

C

Y

Y

Z

Z

Y

Y

J

J

N

N

Y

Y

C

C

H

H

S

S

t

t

u

u

d

d

i

i

a

a

Z

Z

a

a

o

o

c

c

z

z

n

n

e

e

I

I

n

n

ż

ż

y

y

n

n

i

i

e

e

r

r

s

s

k

k

i

i

e

e

M

M

O

O

D

D

U

U

Ł

Ł

S

S

T

T

O

O

L

L

I

I

K

K

A

A

L

L

I

I

N

N

I

I

O

O

W

W

E

E

G

G

O

O

P

P

r

r

e

e

s

s

k

k

r

r

y

y

p

p

t

t

O

O

p

p

r

r

a

a

c

c

o

o

w

w

a

a

ł

ł

:

:

d

d

r

r

i

i

n

n

ż

ż

.

.

W

W

i

i

e

e

s

s

ł

ł

a

a

w

w

M

M

o

o

ś

ś

c

c

i

i

c

c

k

k

i

i

W

W

a

a

r

r

s

s

z

z

a

a

w

w

a

a

2

2

0

0

1

1

1

1

/

/

2

2

0

0

1

1

2

2

Projekt 1

Temat:

MODUŁ STOLIKA LINIOWEGO

Zaprojektować moduł stolika liniowego z napędem ręcznym (rys. 1).

Zespół jest przeznaczony do laboratoriów badawczych oraz dydaktycznych
jako uniwersalne wyposażenie wykorzystywanych tam stanowisk. W zależnoś-
ci od konfiguracji połączonych ze sobą stolików mogą być one stosowane do
dokładnego pozycjonowania, m. in. układów optycznych (zwierciadeł, pryzma-
tów, zintegrowanych układów soczewek, itp.) o różnej wielkości i masie, pró-
bek prze

znaczonych do badań np. mikroskopowych lub dowolnych elementów

wymagających regulacji położenia na płaszczyźnie (manipulator XY).

Wymagania techniczne:

-

mechanizm powinien realizować ruch liniowy w zakresie L - od 5-25 mm
-

według danych indywidualnych,

- wymiary ruchomej roboczej powierzchni (blatu) mechanizmu a x b - od

40x25 do 75x75 (rys. 1) -

według danych indywidualnych,

-

zapewnić możliwość mocowania elementów do powierzchni roboczej
(blatu) stolika,

-

stolik może być obciążony zgodnie ze schematem z rysunku 2.
Wartości sił F, F

1

i F

2

-

według danych indywidualnych,

Przyjąć, że obciążenie stolika w danej chwili stanowią: tylko jedna z sił F
oraz siła F

1

lub siła F

2

, czyli układ sił (F, F

1

) lub (F, F

2

).

-

przewidzieć możliwość mocowania modułu do podłoża oraz połączenia
dwóch jednakowych modułów w celu zbudowania manipulatora XY ,

-

do realizacji ruchu liniowego karetki zastosować toczną prowadnicę
liniową: pryzmatyczną (P) lub typu "jaskółczy ogon" (J) - według danych
indywidualnych,

- jako zespół napędowy zastosować gotową głowicę mikrometryczną GM,

dobraną z katalogu,

- zapewnić bezluzowe sprzęgnięcie zespołu napędowego (GM) i

ruchomego ustroju mechanizmu przez docisk obu zespołów z siłą
wystarcza

jącą do poprawnego działania modułu w każdym przypadku

obci

ążenia,

- przewidywana wielkość produkcji 500 sztuk rocznie,
- urządzenie powinno spełniać wymagania oczywiste, jak: odporność na

niewłaściwe użytkowanie, mały koszt, niewielkie wymiary i niewielki
ciężar a także wygoda i bezpieczeństwo obsługi oraz napraw.

- mechanizm ma pracować w pomieszczeniu laboratoryjnym w zakresie

temperatur od +20

0

do +30

0

, przy niewielkim zapyleniu środowiska, itp.

Zakres wykonania

:

1. Założenia konstrukcyjne (część1 projektu P1/ ZK):

a)

strona tytułowa projektu: temat, imię i nazwisko, grupa;

b)

krótki opis zadania, wymagania techniczne oraz dane indywidualne;

c)

obliczenia konstrukcyjne i sprawdzające:
01. minimalna

długość nieruchomej części prowadnicy liniowej,

02. maksymalna

długość separatora, dobrać liczbę oraz średnicę

elementów tocznych,

03.

dobrać materiał prowadnic - wykorzystać kryterium wytrzymałoś-
ciowe (

wartość nacisków powierzchniowych Hertza) ,

04.

obliczyć minimalną siłę niezbędną do przesuwu stolika jako sumę
oporów ruchu oraz siły F

1

z uwzględnieniem współczynnika

bez

pieczeństwa 1,4



1,5,

05. okr

eślić wymagania dotyczące sprężyny kasującej luz w połączeniu

stolik -

układ napędowy: P

p

, P

k

, f

r

,

2. Opracowanie konstrukcji (część 2 projektu P1/Dok)

a) schemat konstrukcyjny mechanizmu, opis budowy i za

sady działania

b) r

ysunek złożeniowy MSL (minimum format A3) pokazujący budowę

mechanizmu, połączenia i współdziałanie zespołów i elementów
mechanizmu oraz mocowanie głowicy GM;

c) rysunki konstrukcyjne wskazanych detali (5

części);

d) o

bliczenia konstrukcyjne i sprawdzające: dobrać materiał i

wymiary sprężyny kasującej luz, obliczyć naciski GM - stopka, inne
obliczenia w zakresie uzgod

nionym z prowadzącym.

e) rysunek manipulatora XY,

pokazujący połączenie modułów (osobna

formatka min. A4);

Forma wykonania pracy:

1.

Projekt powinien być opisany zgodnie z podanym wzorem i
umieszczony w koszulce lub kopercie formatu A4.

2.

Część opisowa projektu, szkice i obliczenia powinny być wykonane na
arkuszach formatu A4, ponumerowanych i spiętych.

3.

Rysunek złożeniowy powinien mieć format nie mniejszy niż A3, zaś
rysunki konstru

kcyjne części – nie mniejszy niż A4. Rysunki większe

muszą być złożone do formatu A4.

Obliczenie nacisków powierzchniowych w prowadnicy tocznej

Wzory Hertza

F

n

r

a) element toczny - kulka o promieniu r

P

Hmax

=

3

2

2

2

2

1

2

1

2

max

n

E

1

E

1

r

F

578

,

0



























b)

element toczny wałeczek o promieniu r i długości l:

P

Hmax

=

























2

2

2

1

2

1

max

n

E

1

E

1

l

r

F

564

,

0





przy czym:



1

=



2

= 0,3

– liczba Poissona dla stali,

E

1

= E

2

= 2,1



10

5

MPa -

moduł sprężystości stali, materiału

prowadnicy i elementu tocznego,

Rodzaj stali,

który powinien być zastosowany na elementy czynne prowadnicy,

jest uzależniony od wartości otrzymanych nacisków p

Hmax

.

Zaleca się stosować materiały na elementy czynne prowadnic nie gorsze niż
podane poniżej:

- gdy p

Hmax



1500 MPa:

stal węglowa konstrukcyjna, np. 55 (C55);

- gdy 1500 < p

Hmax



2000 MPa

: stal narzędziowa, np. NC10, NC11;

- gdy 2000 < p

Hmax

< 2500 MPa

: stal łożyskowa ŁH15 (100Cr6).

Wszystkie te materiały należy ulepszać cieplnie, tzn. hartować i odpuszczać do
uzyskania odpowiedniej twardości (zależnie od gatunku stali w zakresie około
52

÷62 HRC).

Informacje uzupełniające

1.

Stolik może być obciążony tylko jedną z sił F pokazanych na

schemacie a także siłą F

1

oraz F

2

.

2.

W założeniach konstrukcyjnych, stosując zasadę superpozycji, należy

przeanali

zować każdy z przypadków działania siły F oraz siły F

w

,

kasującej luz w prowadnicy oraz wyznaczyć maksymalną wartość siły
F

nmax

docisku pojedynczego elementu tocznego i prowadnicy

a także

obliczyć największą wartość nacisków powierzchniowych p

Hmax

.

3. Liczb

ę i średnicę elementów tocznych (kulek) ustalić z warunku

dopuszczalnych nacisków powierzchniowych Hertza. Stosować kulki
łożyskowe wg Katalogu Łożysk Tocznych.

4.

Zaleca się dobranie handlowego koszyczka do prowadzenia

wałeczków w prowadnicy typu "jaskółczy ogon" z katalogu INA (HW10).

5.

Dopuszcza się stosowanie innych rodzajów prowadnic tocznych, np.

prowadnic walcowych. W takim przypadku zaleca się korzystać z
gotowych zespołów dobranych z katalogu.

6.

Do mocowania obiektów przewidzieć na blacie stolika otwory

g

wintowane (maksimum 4) o średnicach M2 lub M3 dobrane

odpowiednio do wielkości blatu.

7.

Sposób łączenia stolików, w celu realizacji ruchów XY, przedstawić na

osobnym rysunku (format A4).

8.

Jako prowadnice zastosować pryzmatyczną prowadnicę toczną

kulkową (P) lub prowadnicę wałeczkową typu "jaskółczy ogon" – (J).

9.

Głowicę GM wrysować na rysunku złożeniowym stolika w widoku tak,
aby pokazać jej położenie i mocowanie.

10.

Liczba punktów z projektu P1 jest sumą punktów z założeń

konstrukcyjnych P1/1 - maksymalnie 6 pu

nktów oraz za opracowanie

konstrukcji P1/2 - maksymalnie 10

punktów.

11.

Katalogi stolików liniowych i obrotowych oraz głowic mikrometrycznych

można znaleźć pod adresami:

www.mitutoyo.pl

www.sigma-koki.com/english/

www.starrett.com

www.standa.lt

b

a

b

a

b

a

Tabela danych indywidualnych

O

O

z

z

n

n

a

a

c

c

z

z

e

e

n

n

i

i

e

e

s

s

t

t

o

o

l

l

i

i

k

k

a

a

–

–

n

n

u

u

m

m

e

e

r

r

t

t

e

e

m

m

a

a

t

t

u

u

Z

Z

a

a

k

k

r

r

e

e

s

s

r

r

u

u

c

c

h

h

u

u

L

L

[

[

m

m

m

m

]

]

W

W

y

y

m

m

i

i

a

a

r

r

y

y

s

s

t

t

o

o

l

l

i

i

k

k

a

a

a

a

x

x

b

b

[

[

m

m

m

m

x

x

m

m

m

m

]

]

O

O

b

b

c

c

i

i

ą

ą

ż

ż

e

e

n

n

i

i

e

e

[

[

N

N

]

]

F

F

-

-

F

F

1

1

-

-

F

F

2

2

P

P

r

r

o

o

w

w

a

a

d

d

-

-

n

n

i

i

c

c

a

a

MSL-1

5

40x30

20

5

10

P

MSL-2

5

40x30

30

5

15

P

MSL-3

5

40x30

40

5

20

P

MSL-4

5

40x35

30

5

15

P

MSL-5

5

40x35

40

5

20

J

MSL-6

5

40x35

50

5

25

J

MSL-7

10

40x30

30

5

15

P

MSL-8

10

40x35

40

5

20

P

MSL-9

10

40x35

50

5

25

P

MSL-10

10

50x30

30

5

15

P

MSL-11

10

50x35

40

5

20

J

MSL-12

10

50x35

50

5

25

J

MSL-13

15

50x35

40

5

25

P

MSL-14

15

50x35

45

5

20

P

MSL-15

15

50x30

40

5

25

P

MSL-16

15

50x30

45

5

25

P

MSL-17

15

50x30

50

5

25

P

MSL-18

15

50x35

50

5

20

J

MSL-19

20

50x30

50

5

20

P

MSL-20

20

50x30

60

5

20

P

MSL-21

20

50x35

70

10

25

J

MSL-22

20

50x35

60

10

25

J

MSL-23

20

50x50

50

10

25

J

MSL-24

20

50x50

70

10

25

P

MSL-25

25

50x50

60

10

20

P

MSL-26

25

50x50

70

10

20

J

MSL-27

25

50x50

80

10

25

J

MSL-28

25

75x75

60

10

20

J

MSL-29

25

75x75

70

10

25

P

MSL-30

25

75x75

80

10

30

J

Rok akademicki 2011/2012

Rys. 1. Podstawowe wymiary
modułu stolika liniowego

Rys. 2.

Siły obciążające MSL

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

PODSTAWY KONSTRUKCJI U

RZĄDZEŃ PRECYZYJNYCH

Studia Inżynierskie Zaoczne

(wzór strony tytułowej projektu)

Projekt 1

Temat nr MSL-

Moduł stolika liniowego

Wykonała: Barbara KOWALSKA, gr. Z21
Prowadzący: mgr inż. Paweł Markowski

Warszawa 2011/2012

{Wz

ór wykonania części opisowej projektu}

Projekt 1

Temat:

Moduł stolika liniowego

1. Wprowadzenie:

krótki opis zadania, wymagania techniczne, dane

indywidualne

2. Schemat konstrukcyjny MSL: schemat (szkic konstrukcyjny) oraz opis

budowy i zasady działania (schematem nie jest rysunek złożeniowy).

3.

Obliczenia konstrukcyjne i sprawdzające: według zakresu określonego

dla projektu.

Każde obliczenie musi zawierać:

-

szkic wyjaśniający, np. układ obciążeń elementu lub tor ruchu

wybrane

go punktu, położenie elementów do analizy wymiarowej, itp.;

-

objaśnienie oznaczeń stosowanych we wzorach;

-

wzór ogólny, z którego korzystamy w obliczeniu wraz z podaniem

litera

tury [1] oraz wzór z podstawionymi wartościami liczbowymi;

-

wartości parametrów występujących we wzorze wynikające z warunków

pracy mechanizmu oraz wartości parametrów stałych lub przyjmowanych
w obliczeniu z uzasadnieniem przyjętej wartości;

- wynik obliczenia

dla danych dotyczących projektu;

- komentarz do otrzymanego wyniku

, np.: z obliczenia wynika, że

na

prężenia styczne w drucie sprężyny naciskowej wynoszą



= 650 MPa.

Komentarz powinien być następujący:

Jest to wynik poprawny, gdyż dopuszczalne naprężenia na skręcanie dla
drutu sprężynowego stalowego SM (zastosowanego do wykonania
sprężyny) wynoszą k

s

= 800MPa

4. Wykaz literatury

, wg poniższego wzoru:

1.

Tryliński W.: Drobne mechanizmy i przyrządy precyzyjne. Podstawy

konstrukcji. Wyd. III, WNT, Warszawa 1978

PODSTAWY KONSTRUKCJI URZĄDZEŃ PRECYZYJNYCH

Studia Inżynierskie Zaoczne

Regulamin przedmiotu w roku akad. 2011/2012

– semestr 3

1. W semestrze 3 przedmiot PKUP składa się z wykładu (12h) i ćwiczeń

projektowych 1 (15h).

2. Praca w trakcie semestru jest oceniana w punktowej skali ocen.
3. Maksymalna liczba punktów, jaką można uzyskać z poszczególnych elementów

przedmiotu, wynosi:



z Projektowania I

P1

max

= 30 pkt.,



z Wykładu

W

max

= 20 pkt.,



z całego przedmiotu PKUP

PKUP

s3max

= 50 pkt.

4. Warunkiem zaliczenia przedmiotu PKUP w sem. 3 jest:



uzyskanie z Projektowania I nie mniej niż 15,5 pkt.,



uzyskanie z zaliczenia wykładu minimum 10,5 pkt.

5. Całkowita liczba punktów PKUP

s3

z przedmiotu PKUP w sem. 3 jest sumą

punktów uzyskanych z projektowania P1 oraz z wykładu W:

PKUP

s3

= P1 +W

6. Ocena z zaliczenia przedmiotu PKUP w sem. 3 jest jedna i zależy od uzyskanej

całkowitej liczby punktów PKUP

s3

, według następującego kryterium:

26 - 30 pkt.

ocena - 3,0

ponad

30 - 35 pkt.

ocena - 3,5

ponad

35 - 40 pkt.

ocena - 4,0

ponad

40 - 45 pkt.

ocena - 4,5

ponad

45 - 50 pkt.

ocena - 5,0

Podstawy Konstrukcji Urządzeń Precyzyjnych

Studia inżynierskie zaoczne, sem. III, rok akademicki 2011/12

HARMONOGRAM ZAJĘĆ

Lp

Data Sala

Rodzaj
zajęć –

liczba.

godz.

Treść zajęć

1. 15.10

703

P

– 2 Sprawy organizacyjne. Wydanie tematu projektu

MSL. Wymagania, zakres obli

czeń. Struktura

mechanizmu. Analiza obciążeń w prowadnicy.
S

iła docisku elementów tocznych. Opory ruchu.

W domu:

bieżące obliczenia

2. 29.10

703

P

– 2 Ustalenie liczby i średnicy elementów tocznych.

Obliczenie sprężyny dociskającej karetkę i GM.
W domu: obliczenia i

wstępny rysunek złoż.

3. 06.11

703

P

– 3 Opracowanie konstrukcji MSL. Określenie siły

docisku ustroju ruchomego i GM.

Dobór GM.

W domu:

rysunek złożeniowy i obliczenia

4. 26.11

703

P

– 2 Oddanie P1: ZK do MSL.

Schemat łączenia modułów. Zatwierdzenie
rysunku złożeniowego. Sprawdzenie nacisków
GM-stopka.
W domu:

rysunki konstrukcyjne części

5. 10.11

703

P

– 2 Zatwierdzenie rysunku złożeniowego.

Rysunki konstrukcyjne części.

6. 17.12

703

P

– 2 Zaliczanie wykładu (termin 1)

Termin oddania projektu P2. Dokumentacja

7. 14.01

703

P

– 2 Zaliczanie projektowania

Zaliczenie wykładu (termin 2)

Prowadzący zajęcia:
dr inż. Jan Jedliński

pok. 617

tel. [phone]

e_mail:

[e-mail]

dr inż. Zbigniew Kusznierewicz

pok. 723,

tel. [phone]

e_mail:

[e-mail]