Podstawy Konstrukcji Maszyn
Cel: Zapoznanie studentów ze problematyką dotyczącą konstruowania maszyn, obliczania elementów części maszyn oraz nabycie umiejętności w zakresie projektowania i doboru połączeń rozłącznych i nierozłącznych.
Szczegółowy program przedmiotu
1. Ogólne uwagi o konstruowaniu maszyn
Podstawowe problemy konstrukcji maszyn. Elementy procesu konstruowania. Metody i kryteria oceny konstrukcji. Podstawowe materiały konstrukcyjne. Normalizacja w budowie maszyn.
2. Podstawy obliczeń elementów maszynowych przy obciążeniach stałych i zmiennych
Klasyfikacja obciążeń. Ogólne zasady wyznaczania naprężeń dopuszczalnych przy obciążeniach stałych. Wiadomości o wytrzymałości zmęczeniowej. Wykresy zmęczeniowe (Wöhlera, Smith'a, Haigha i Soderberga). Czynniki (kształt, materiał, stan powierzchni, wielkość) wpływające na wytrzymałość zmęczeniową. Współczynnik bezpieczeństwa. Naprężenia dopuszczalne. Obliczanie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa przy obciążeniach prostych i złożonych. Wpływ obciążeń zmiennych na konstrukcje elementów maszyn.
3. Połączenia spawane, zgrzewane, lutowane i klejone
Rodzaje spawania i spoin spawalniczych. Obliczanie wytrzymałościowe połączeń spawanych przy obciążeniach prostych i złożonych oraz obciążeniach zmiennych. Konstrukcja połączeń spawanych. Rodzaje zgrzein i metody zgrzewania. Obliczanie połączeń zgrzewanych. Połączenia lutowane. Połączenia klejone.
4. Połączenia gwintowe
Budowa geometryczna gwintu, rodzaje gwintów i połączeń gwintowych. Rodzaje łączników gwintowych. Siły działające w połączeniu gwintowym, sprawność połączenia gwintowego. Klasyfikacja typowych przypadków obciążeń śrub. Obliczanie wytrzymałościowe śrub. Wytrzymałość gwintu. Zasady konstruowania śrub przy obciążeniach zmiennych. Ustalanie połączeń gwintowych.
5. Połączenia kształtowe
Rodzaje, charakterystyka i obliczenia połączeń wpustowych. Konstrukcja i obliczanie połączeń wielowypustowych i wielobocznych. Rodzaje połączeń kołkowych i ich obliczanie wytrzymałościowe. Konstrukcja i obliczanie połączeń sworzniowych.
6. Połączenia wciskowe
Ogólna charakterystyka połączeń wciskowych. Konstrukcja i obliczanie połączeń wciskowych.
7. Przekładnie cierne
Rodzaje przekładni ciernych. Tarcie. Współczynnik tarcia. Obliczanie przekładni ciernych.
8. Przekładnie cięgnowe
Rodzaje przekładni cięgnowych i ich konstrukcja. Przekładnie pasowe. Rodzaje pasów i kół pasowych. Obliczanie przekładni pasowych. Przekładnie zębate. Rodzaje łańcuchów i kół łańcuchowych. Obliczanie przekładni zębatych.
9. Przekładnie zębate
Określenia podstawowe, klasyfikacja przekładni zębatych. Koła zębate i ich podział. Podstawowe wymiary koła zębatego. Podstawy budowy uzębienia. Linia przyporu, odcinek przyporu, kąt przyporu i liczba przyporu. Cechy zarysu ewolwentowego. Ogólne wiadomości o metodach obróbki kół o ewolwentowym zarysie zębów. Zarys odniesienia. Podcinanie zębów. Graniczna liczba zębów. Korekcja kół zębatych walcowych o zębach prostych. Wymiary zęba korygowanego. Odległość osi kół zębatych korygowanych. Koła zębate walcowe o zębach śrubowych. Podstawowe wymiary kół o zębach śrubowych. Zastępcza liczba zębów. Liczba przyporu w kołach o zębach śrubowych. Korekcja zazębienia. Rozkład sił w przekładni walcowej o zębach śrubowych. Wyrównanie sił wzdłużnych. Ogólne wiadomości o obliczaniu wytrzymałościowym przekładni zębatych. Stan obciążenia przekładni. Obciążenia dynamiczne. Kryteria zniszczenia zębów. Obliczanie zębów na zginanie i na nacisk powierzchniowy.
10. Osie i wały
Określenie oraz podział osi i wałów. Obliczanie wytrzymałościowe i sztywnościowe osi i wałów. Kształtowanie wałów. Obliczenia dynamiczne wałów. Obliczenia sprawdzające - zmęczeniowe.
11. Łożyska toczne
Elementy konstrukcyjne łożyska tocznego. Klasyfikacja łożysk tocznych. Trwałość łożysk i rozkład obciążenia na elementy toczne. Nośność dynamiczna i spoczynkowa łożysk tocznych. Dobór łożysk tocznych. Pasowanie, smarowanie i uszczelnianie łożysk tocznych na wałach i w kadłubach maszyn.
12. Łożyska ślizgowe
Podstawowe elementy trybologii. Tarcie w łożyskach ślizgowych. Obliczanie łożysk pracujących przy tarciu mieszanym. Smarowanie łożysk ślizgowych.
13. Elementy podatne
Ogólna charakterystyka elementów podatnych. Rodzaje sprężyn. Obliczanie sprężyn śrubowych naciskowych. Układy sprężyn.
14. Sprzęgła i hamulce
Rodzaje sprzęgieł i ich charakterystyczne własności. Przykłady konstrukcyjne wybranych rodzajów sprzęgieł. Rodzaje hamulców ciernych i ich konstrukcja.
Literatura
1. Dietrich M., red.: Podstawy konstrukcji maszyn. t. I-III, WNT 2006 lub wydanie starsze. |
2. Dietrych J.: System i konstrukcja, WNT 1985. |
3. Dietrych J., Kocańda S., Korewa W.: Podstawy konstrukcji maszyn, PWN 1982. |
4. Skarbiński M.: Technologiczność konstrukcji maszyn, WNT 1977. |
5. Puff T., Sołtys W.: Podstawy technologii montażu maszyn i urządzeń. WNT 1980. |
6. Szewczyk K.: Połączenia gwintowe, PWN 1991. |
7. Jakubiec M., Lesiński., Czajkowski H.: Technologia konstrukcji spawanych, WNT 1987. |
8. Osinski Z., Bajon W., Szucki T.: Podstawy konstrukcji maszyn, PWN 1985. |
9. Knosala R., Gwiazda A., Baier A., Gendarz P.: Podstawy konstrukcji maszyn. Przykłady obliczeń, WNT 2000. |
10.Cykl tematyczny Podstawy konstrukcji maszyn. PWN: |
• Osinski Z., Wróbel J.: Teoria konstrukcji maszyn. |
• Kocanda S., Szala J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych. |
• Szewczyk K.: Połączenia gwintowe. |
• Krzeminski-Freda H.: Łożyska toczne. |
• Dabrowski Z., Maksymiuk M.: Wały i osie. |
• Lawrowski Z.: Technika smarowania. |
• Dziama A., Michniewicz M., Niedźwiedzki A.: Przekładnie zębate. |
• Osinski Z.: Sprzęgła i hamulce. |
Wykład nr 1 - proces konstruowania, materiały konstrukcyjne