Etapy

Etapy

projektowania

projektowania

maszyn

maszyn

prof. dr hab. inż. Aleksander
Lisowski

Etapy procesu powstawania maszyny

Etapy procesu powstawania maszyny

- potrzeba

- potrzeba

- projektowanie

- projektowanie

- konstrukcja i obliczenia

- konstrukcja i obliczenia

- badania prototypu

- badania prototypu

- produkcja

- produkcja

- eksploatacja

- eksploatacja

- naprawa

- naprawa

- złomowanie

- złomowanie

Potrzeba

Potrzeba

- możliwość zaspokajania

- możliwość zaspokajania

Projektowanie

Projektowanie

- zadanie konstrukcyjne,
- analiza środków technicznych,
- analiza ekonomiczna.

Etapy procesu powstawania maszyny

Etapy procesu powstawania maszyny

- założenia konstrukcyjne,

- założenia konstrukcyjne,

- parametry,

- parametry,

- warunki pracy.

- warunki pracy.

- projekt wstępny,

- projekt wstępny,

- obliczenia,

- obliczenia,

- dokumentacja techniczna.

- dokumentacja techniczna.

Konstrukcja i obliczenia

Konstrukcja i obliczenia

Badania prototypu

Badania prototypu

Produkcja

Produkcja

- badania modelowe:

- analogia elektryczno - mechaniczna,
- teoria podobieństwa mechanicznego,
- symulacja cyfrowa.

- prototyp,
- badania,
- modyfikacja.

Etapy procesu powstawania maszyny

Etapy procesu powstawania maszyny

- jednostkowa,

- jednostkowa,

- seryjna,

- seryjna,

- wielkoseryjna,

- wielkoseryjna,

- masowa.

- masowa.

Eksploatacja

Eksploatacja

Produkcja

Produkcja

Technologia produkcji.

- mechanizacja,
- automatyzacja.

- planowanie,

- planowanie,

- użytkowanie,

- użytkowanie,

- obsługiwanie,

- obsługiwanie,

- przechowywanie,

- przechowywanie,

- inne (racjonalne użytkowanie maszyny).

- inne (racjonalne użytkowanie maszyny).

- charakterystyka maszyn.

- charakterystyka maszyn.

- badania:

- badania:

- intensywność użytkowania,

- intensywność użytkowania,

- planowanie obsług technicznych,

- planowanie obsług technicznych,

- planowanie napraw,

- planowanie napraw,

- czas eksploatacji.

- czas eksploatacji.

Naprawa

Naprawa

Złomowanie

Złomowanie

- bieżąca,

- bieżąca,

- główna.

- główna.

Etapy procesu powstawania maszyny

Etapy procesu powstawania maszyny

Podstawowe zasady konstrukcji maszyny

Podstawowe zasady konstrukcji maszyny

- konstrukcja.
- konstruowanie.

- cechy konstrukcyjne:

- cechy konstrukcyjne:

- materiałowe

- materiałowe

- geometryczne

- geometryczne

- dynamiczne.

- dynamiczne.

- wspólne cechy:

- wspólne cechy:

- podstawowe części i zespoły,

- podstawowe części i zespoły,

- podobne problemy,

- podobne problemy,

- ogólne zasad konstruowania.

- ogólne zasad konstruowania.

1. Spełnianie warunków.

1. Spełnianie warunków.

2. Optymalność.

2. Optymalność.

- funkcjonalność,
- niezawodność i trwałość,
- sprawność,
- lekkość,
- ergonomia,
- estetyka,
- bezpieczeństwo.

- zadania,

- zadania,

- parametry techniczne.

- parametry techniczne.

Szczegółowe warunki konstrukcji

Szczegółowe warunki konstrukcji

Funkcjonalność

Niezawodność i trwałość

- prawdopodobieństwo niezawodnej pracy,

- prawdopodobieństwo niezawodnej pracy,

- obliczenia wytrzymałościowe, zużycia, stateczności, cieplne.

- obliczenia wytrzymałościowe, zużycia, stateczności, cieplne.

Sprawność

- żądana,

- żądana,

- optymalna.

- optymalna.

Bezpieczeństwo

Lekkość

Względy ergonomiczne

Estetyka,

Szczegółowe warunki konstrukcji

Szczegółowe warunki konstrukcji

- materiał,

- materiał,

- koszty,

- koszty,

- transport.

- transport.

- wygoda obsługi,

- wygoda obsługi,

- hałas,

- hałas,

- wibracja,

- wibracja,

- bhp.

- bhp.

- psychika - wydajność pracy

- psychika - wydajność pracy

- konkurencyjność

- konkurencyjność

- wymagania normatywne i prawne,

- wymagania normatywne i prawne,

- współczynnik bezpieczeństwa.

- współczynnik bezpieczeństwa.

- matematyczny zapis konstrukcji,

- matematyczny zapis konstrukcji,

- matematyczny proces konstruowania.

- matematyczny proces konstruowania.

- parametry,

- parametry,

- zmienne decyzyjne.

- zmienne decyzyjne.

Metody optymalizacji konstrukcji

Metody optymalizacji konstrukcji

1. zmienne decyzyjne i parametry.
2. obszar dopuszczalny.
3. funkcja celu (kryteria) albo odpowiedni algorytm.

Matematyczny zapis konstrukcji

Matematyczny zapis konstrukcji

Funkcje celu

Funkcje celu

- zamierzone
- przypadkowe

warunki

- mechaniczne
- cieplne
- chemiczne

założenia

- wymiary
- równomierne obciążenia

Optymalny stan obciążenia

Optymalny stan obciążenia

Metody optymalizacji konstrukcji

Metody optymalizacji konstrukcji

- jego dostępność,

- jego dostępność,

- koszt,

- koszt,

- wrażliwość na czynniki zewnętrzne (korozja, starzenie),

- wrażliwość na czynniki zewnętrzne (korozja, starzenie),

- ciężar właściwy,

- ciężar właściwy,

- obrabialność.

- obrabialność.

Dobór materiału

Dobór materiału

Optymalna stateczność

Optymalna stateczność

- siły,

- siły,

- naprężenia,

- naprężenia,

- odkształcenia.

- odkształcenia.

- równowaga układu - niezawodność,

- równowaga układu - niezawodność,

- obliczenia wytrzymałościowe,

- obliczenia wytrzymałościowe,

- współczynnik bezpieczeństwa.

- współczynnik bezpieczeństwa.

Optymalne stosunki wielkości związanych

Optymalne stosunki wielkości związanych

- najkorzystniejszy dobór stosunku wielkości.

- najkorzystniejszy dobór stosunku wielkości.

Metody optymalizacji konstrukcji

Metody optymalizacji konstrukcji

- metoda wariantów konstrukcyjnych,

- metoda wariantów konstrukcyjnych,

- metody analityczne;

- metody analityczne;

- metody statystyczne,

- metody statystyczne,

- metoda systematycznego przeszukiwania,

- metoda systematycznego przeszukiwania,

- metoda przypadkowego błądzenia,

- metoda przypadkowego błądzenia,

- metody deterministyczne,

- metody deterministyczne,

- bezgradientowe,

- bezgradientowe,

- gradientowe.

- gradientowe.

- komputery,

- komputery,

- optimum funkcji celu,

- optimum funkcji celu,

- obszar dopuszczalny .

- obszar dopuszczalny .

Metody optymalizacji

Metody optymalizacji

Przypadki optymalizacji dla jednej zmiennej decyzyjnej

Przypadki optymalizacji dla jednej zmiennej decyzyjnej

1. Istnieje ekstremum - optimum,
2. Ekstremum nie istnieje, brzeg obszaru,
3. Istnieje kilka ekstremów lokalnych, minimum wewnątrz,
4. Istnieje kilka ekstremów lokalnych, brzeg obszaru.

Zadania konstruktora

Zadania konstruktora

- dobór schematu kinematycznego,

- dobór schematu kinematycznego,

- określenie parametrów kinematycznych i dynamicznych,

- określenie parametrów kinematycznych i dynamicznych,

- dobór układu maszyny i powiązania jej zespołów,

- dobór układu maszyny i powiązania jej zespołów,

- konstrukcja zespołów,

- konstrukcja zespołów,

- konstrukcja części,

- konstrukcja części,

- obliczenia funkcjonalne, dynamiczne i wytrzymałościowe.

- obliczenia funkcjonalne, dynamiczne i wytrzymałościowe.

Konstruowanie części

Konstruowanie części

1. Kształt, wymiary.

1. Kształt, wymiary.

2. Materiał.

2. Materiał.

3. Technologia wykonania.

3. Technologia wykonania.

4. Obróbka powierzchniowa.

4. Obróbka powierzchniowa.

5. Obróbki cieplnej i cieplno - chemicznej.

5. Obróbki cieplnej i cieplno - chemicznej.

6. Dokładności wykonania, tolerancja, pasowanie, odchyłki

6. Dokładności wykonania, tolerancja, pasowanie, odchyłki

kształtu i położenia.

kształtu i położenia.

Proces konstruowania

Proces konstruowania

- założenia wstępne

- założenia wstępne

- dane wstępne

- dane wstępne

1. Informacja

1. Informacja

- schemat kinematyczny,

- schemat kinematyczny,

- obliczenia funkcjonalne,

- obliczenia funkcjonalne,

- wstępne obliczenia wytrzymałościowe,

- wstępne obliczenia wytrzymałościowe,

- rysunek zestawieniowy,

- rysunek zestawieniowy,

- zestawienia ważniejszych zespołów,

- zestawienia ważniejszych zespołów,

- wstępny wykaz materiałów,

- wstępny wykaz materiałów,

- wyniki analizy kosztów,

- wyniki analizy kosztów,

- warianty maszyny.

- warianty maszyny.

3. Ustalenie rozwiązania konstrukcyjnego:

3. Ustalenie rozwiązania konstrukcyjnego:

- dokładne rysunki zestawieniowe podzespołów,

- dokładne rysunki zestawieniowe podzespołów,

- główne wymiary części.

- główne wymiary części.

2. Projekt wstępny

2. Projekt wstępny

4. Konstrukcja części:

4. Konstrukcja części:

- kształt,

- kształt,

- materiał,

- materiał,

- technologia wykonania,

- technologia wykonania,

- sprawdzające obliczenia wytrzymałościowe

- sprawdzające obliczenia wytrzymałościowe

- optymalizacja,

- optymalizacja,

- rysunek zestawieniowy kontrolny.

- rysunek zestawieniowy kontrolny.

Projektowanie nowej maszyny

Projektowanie nowej maszyny

Projektowanie nowej maszyny

Projektowanie nowej maszyny

5. Zakończenie podstawowej fazy konstruowania:

5. Zakończenie podstawowej fazy konstruowania:

- rysunki części,

- rysunki części,

- rysunki złożeniowe zespołów,

- rysunki złożeniowe zespołów,

- rysunki złożeniowe maszyny.

- rysunki złożeniowe maszyny.

- badania modelowe zespołów i elementów,

- badania modelowe zespołów i elementów,

- etap tworzenia konstrukcji,

- etap tworzenia konstrukcji,

- analogia elektryczno - mechaniczna,

- analogia elektryczno - mechaniczna,

- teoria podobieństwa mechanicznego.

- teoria podobieństwa mechanicznego.

Końcowa rola konstruktora

Końcowa rola konstruktora

- nadzorowanie wykonania maszyny

- nadzorowanie wykonania maszyny

- poprawki

- poprawki

- badania techniczne

- badania techniczne

- badania prototypu

- badania prototypu

- dokumentacja techniczna

- dokumentacja techniczna

- weryfikacja

- weryfikacja

Zjawiska losowe w maszynach

Zjawiska losowe w maszynach

- znajomość zjawisk

- znajomość zjawisk

- pełna wiedza

- pełna wiedza

- wiedza ograniczona

- wiedza ograniczona

- probabilistyczne ujęcie zjawisk

- probabilistyczne ujęcie zjawisk

- źródła niepewności

- źródła niepewności

- maksymalne parametry maszyny i ich wykorzystanie

- maksymalne parametry maszyny i ich wykorzystanie

- odchyłki - nierównomierne obciążenie współpracujących części

- odchyłki - nierównomierne obciążenie współpracujących części

- własności mechaniczne materiałów

- własności mechaniczne materiałów

- użytkowanie i konserwacji

- użytkowanie i konserwacji

Ekonomiczne podstawy konstruowania

Ekonomiczne podstawy konstruowania

- wąskie ujęcie konstruowania

- wąskie ujęcie konstruowania

- prawa mechaniki

- prawa mechaniki

- własności materiałów konstrukcyjnych

- własności materiałów konstrukcyjnych

- rozszerzone rozumowanie konstruowania

- rozszerzone rozumowanie konstruowania

- spełnienie określonego zadania

- spełnienie określonego zadania

- wykonanie użytecznej pracy

- wykonanie użytecznej pracy

- uzyskanie maksymalnych efektów ekonomicznych

- uzyskanie maksymalnych efektów ekonomicznych

- wyroby w ujęciu ekonomicznym

- wyroby w ujęciu ekonomicznym

- środki produkcji

- środki produkcji

- dobra konsumpcyjne

- dobra konsumpcyjne

Efekty ekonomiczne konstruowania

Efekty ekonomiczne konstruowania

maszyn

maszyn

efekt pracy maszyny

efekt pracy maszyny

- zysk

- zysk

koszty eksploatacji

koszty eksploatacji

- amortyzacja

- amortyzacja

- zużycie energii, paliw, materiałów

- zużycie energii, paliw, materiałów

- bezpośrednia robocizna

- bezpośrednia robocizna

- obsługa techniczna

- obsługa techniczna

- remonty

- remonty

- narzuty

- narzuty

efekty ekonomiczne

efekty ekonomiczne

- wydajność maszyn

- wydajność maszyn

- okres eksploatacji

- okres eksploatacji

- trwałość

- trwałość

- koszty remontów

- koszty remontów

- uproszczenie obsługi

- uproszczenie obsługi

- zmniejszenie zużycia energii

- zmniejszenie zużycia energii

Efekty ekonomiczne po określonym czasie

Efekty ekonomiczne po określonym czasie

Zasady wytwarzania maszyn

Zasady wytwarzania maszyn

minimalne koszty wytwarzania

minimalne koszty wytwarzania

- zakres cech konstrukcyjnych (kształt, grubość ścianek,

- zakres cech konstrukcyjnych (kształt, grubość ścianek,

zbieżność promienie

zbieżność promienie

zaokrągleń, chropowatość powierzchni)

zaokrągleń, chropowatość powierzchni)

- proste konstrukcje (intuicja, doświadczenie, wiedza)

- proste konstrukcje (intuicja, doświadczenie, wiedza)

- złożone maszyny (analiza kosztów)

- złożone maszyny (analiza kosztów)

chronologia procesu technologicznego

chronologia procesu technologicznego

- wykonanie surówek

- wykonanie surówek

- przetwarzanie surówek

- przetwarzanie surówek

- montaż

- montaż

Rodzaje norm

Rodzaje norm

- międzynarodowe, ISO, EN

- międzynarodowe, ISO, EN

- państwowe, PN

- państwowe, PN

- branżowe, BN

- branżowe, BN

- zakładowe, ZN

- zakładowe, ZN

Polski Komitet Normalizacyjny Miar i Jakości

Polski Komitet Normalizacyjny Miar i Jakości

PCBC

PCBC

Zasady wytwarzania maszyn

Zasady wytwarzania maszyn

Ochrona patentowa

Ochrona patentowa

projekt wynalazczy

projekt wynalazczy

- wynalazek

- wynalazek

- wzór użytkowy

- wzór użytkowy

- projekt racjonalizatorski

- projekt racjonalizatorski

wynalazek - nowe rozwiązanie o charakterze technicznym, nie

wynalazek - nowe rozwiązanie o charakterze technicznym, nie

wynikające w sposób oczywisty ze stanu techniki i mogące

wynikające w sposób oczywisty ze stanu techniki i mogące

nadawać się do stosowania

nadawać się do stosowania

ograniczenia terytorialne i czasowe (15-20 lat)

ograniczenia terytorialne i czasowe (15-20 lat)

Know - how: To know how to do it (nie ma rejestracji)

Know - how: To know how to do it (nie ma rejestracji)

- technologia

- technologia

- wiedza techniczna

- wiedza techniczna

- doświadczenie

- doświadczenie

- metody

- metody

Unifikacja

Unifikacja

tworzenie szeregu

tworzenie szeregu

- części

- części

- zespołów

- zespołów

- całych maszyn

- całych maszyn

specjalistyczne zakłady

specjalistyczne zakłady

skracanie czasu prac konstrukcyjnych

skracanie czasu prac konstrukcyjnych