Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

Transkrypt

1 Politechnika Warszawska Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki Teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2017/2018 dr inż. Sebastian Korczak

2 Teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2017/2018 inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika wykład: 30 godzin projekt: 15 godzin ECTS: 4 Typ zaliczenia: E / Z1 2

3 Teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2017/2018 inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika wykład: 30 godzin projekt: 15 godzin ECTS: 4 Typ zaliczenia: E / Z1 Warunek dopuszczenia do egzaminu: zaliczenie zajęć projektowych na ocenę co najmniej dostateczną 3

4 Teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2017/2018 inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika wykład: 30 godzin projekt: 15 godzin ECTS: 4 Typ zaliczenia: E / Z1 Warunek dopuszczenia do egzaminu: zaliczenie zajęć projektowych na ocenę co najmniej dostateczną Warunek zaliczenia zajęć projektowych: Oddanie i przyjęcie przez prowadzącego grupę wszystkich projektów oraz uzyskanie co najmniej dostatecznej oceny końcowej 4

5 Teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2017/2018 inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika wykład: 30 godzin projekt: 15 godzin ECTS: 4 Typ zaliczenia: E / Z1 Zasady-studiowania-na-wydziale-SiMR-w-roku-akademickim Terminem ustalenia oceny zaliczenia przedmiotu typu Z1 jest ostatni dzień sesji egzaminacyjnej danego semestru 5

6 Teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2017/2018 inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika wykład: 30 godzin projekt: 15 godzin ECTS: 4 Typ zaliczenia: E / Z1 Zasady-studiowania-na-wydziale-SiMR-w-roku-akademickim Zaliczenie wchodzących w skład przedmiotu typu E ćwiczeń laboratoryjnych lub projektowych może być honorowane w latach następnych na podstawie decyzji osoby odpowiedzialnej za przedmiot. 6

7 Teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2017/2018 inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika wykład: 30 godzin projekt: 15 godzin ECTS: 4 Typ zaliczenia: E / Z1 UWAGA: osoby z zaliczonym projektem w roku akademickim 2015/2016 lub później muszą zgłosić to na pierwszych zajęciach wykładowcy, a w przypadku powtarzania roku również prowadzącemu grupę. 7

8 Harmonogram zajęć wykład wykład wykład wykład wykład wykład wykład wykład wykład wykład wykład wykład przerwa świąteczna zajęcia zgodnie z planem poniedziałkowym wykład wykład wykład sesja zimowa 8

9 Termin zajęć W październiku czwartki, godz. 14:15-16:00, sala 2.5 Od listopada czwartki, godz. 15:15-17:00, sala 3.4 9

10 ZAJĘCIA PROJEKTOWE rozpoczną się na początku listopada obecność obowiązkowa informacja i harmonogram wykład, strona www, tablica koło pokoju

11 EGZAMIN Egzamin pisemny sprawdzający wiedzę i umiejętności zdobyte na wykładzie. 11

12 OCENA OSTATECZNA Z PRZEDMIOTU ocena_końcowa= ocena_z_projektu +ocena_z_egzaminu 2 12

13 Kontakt: dr inż. Sebastian Korczak pokój: 2.8b konsultacje: wtorki 10:00-11:00, czwartki 12:00-13:00 strona z prezentacjami i materiałami: 13

14 Katalog ECTS ( USOSweb sylabus przedmiotu cel, opis Efekty kształcenia literatura metody i kryteria oceniania 14

15 BHP 15

16 PROGRAM WYKŁADU 1. Mechanizmy ruchliwość, prędkości i przyspieszenia, dynamika. 2. Dynamika maszyn równanie ruchu, koło zamachowe. 3. Podstawowe obiekty automatyki i ich charakterystyki. 4. Schematy blokowe. 5. Regulatory. 6. Stabilność. szczegółowy program: strona internetowa, tablica 16

17 PROGRAM ZAJĘĆ PROJEKTOWYCH 17

18 LITERATURA 1. T. Kołacin Podstawy teorii maszyn i automatyki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, A. Olędzki Podstawy teorii maszyn i mechanizmów WNT Warszawa Z. Parszewski Teoria maszyn i mechanizmów WNT Warszawa. 4. M. Żelazny Podstawy automatyki Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa. 5. T. Kołacin, A. Kosior: Zbiór zadań do ćwiczeń z podstaw automatyki i teorii maszyn, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa D. Holejko, W. Kościelny, W. Niewczas: Zbiór zadań z podstaw automatyki, WPW, Warszawa. 18

19 ZWIĄZKI Z INNYMI PRZEDMIOTAMI mechanika ogólna I równania różniczkowe mechanika ogólna II symulacja układów dynamicznych systemy automatyki teoria ruchu pojazdów elektrycznych projektowanie napędów 19

20 SPOSÓB UCZENIA SIĘ 20

21 Wykład 1 pary kinematyczne, mechanizmy, ruchliwość, więzy bierne Licencja: tylko do edukacyjnego użytku studentów Politechniki Warszawskiej. 21

22 Maszyna, mechanizm Maszyna (w znaczeniu technicznym) urządzenie zawierające mechanizm lub zespół współdziałających mechanizmów, służące do przetwarzania energii albo do wykonywania określonej pracy (słownik języka polskiego PWN). Mechanizm zbiór elementów (ogniw, członów), które są ze sobą połączone i służą do zamiany wejściowego ruchu lub siły na pożądany wyjściowy ruch lub siłę. źródło: wikipedia.org, The Boulton & Watt Steam Engine,

23 Części maszyn Przekładnie zębate pręty Przekładnie pasowe hamulce Przekładnie łańcuchowe Mechanizmy krzywkowe sprzęgła złącza źródło: 23

24 Części maszyn Przekładnie zębate pręty Przekładnie pasowe hamulce Przekładnie łańcuchowe Mechanizmy krzywkowe sprzęgła złącza źródło: 24

25 Elementy mechanizmów Elementy sztywne opisane punktami materialnymi bądź bryłami sztywnymi (mechanika ogólna). Elementy odkształcalne sprężyny, liny, paski, powietrze, olej itd. człon = część = element = segment = łącznik = ogniwo 25

26 Stopnie swobody punkt materialny (2D) bryła sztywna (2D) punkt materialny (3D) bryła sztywna (3D) 26

27 Stopnie swobody punkt materialny (2D) bryła sztywna (2D) 2 st. swob. punkt materialny (3D) 3 st. swob. bryła sztywna (3D) 3 st. swob. 6 st. swob. 27

28 Pary kinematyczne i łańcuchy kinematyczne Para kinematyczna ruchome połączenie dwóch sztywnych elementów wywołujące ograniczenia ruchu względnego między nimi. Łańcuch kinematyczny połączenie co najmniej dwóch par kinematycznych. Podstawa nieruchomy człon mechanizmu. 28

29 Pary kinematyczne (3D) niepołączone + = 29

30 Pary kinematyczne (3D) niepołączone + 6 st. swob. = 6 st. swob. razem: 12 st. swob. W ruchu względnym: 6 st. swob. 30

31 Pary kinematyczne (3D) + = 31

32 Pary kinematyczne (3D) + 6 st. swob. = 6 st. swob. W ruchu względnym: 1st. swob. Jako całość: 7st. swob. 32

33 Pary kinematyczne (3D) klasa V obrotowe =6-1 postępowa śrubowa 33

34 Pary kinematyczne (3D) klasa IV =6-2 walcowa 34

35 Pary kinematyczne (3D) klasa III =6-3 kulista 35

36 Pary kinematyczne (3D) klasa II =6-4 36

37 Pary kinematyczne (3D) klasa I =6 5 37

38 Pary kinematyczne (2D) klasa I, klasa II nie możliwe w 2D klasa III bryła swobodna w 2D 38

39 Pary kinematyczne (2D) klasa V obrotowa =6-1 postępowa 39

40 Pary kinematyczne (2D) klasa IV =6-2 założenie toczenia z poślizgiem popychacz krzywka 40

41 Pary kinematyczne Para niższa kontakt powierzchniowy Para wyższa kontakt punktowy bądź liniowy 41

42 Pary kinematyczne Para zamknięta zachowanie kontaktu poprzez geometrię Para otwarta kontakt zachowany z użyciem dodatkowej siły 42

43 Pary kinematyczne Para zamknięta zachowanie kontaktu poprzez geometrię Para otwarta kontakt zachowany z użyciem dodatkowej siły 43

44 Wielokrotne pary kinematyczne człony 1 para kinematyczna 3 człony 2 para kinematyczna... 44

45 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d a c b 45

46 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d b - najkrótszy Warunki Grashof'a: a+b c +d b+c a+d c a Mechanizm dwukorbowy b 46

47 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d a c b a+b=c +d a=c Mechanizm dwukorbowy współbieżny 47

48 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d c a a - najkrótszy b Warunek Grashof'a: a+d <b+c Mechanizm korbowo-wahaczowy 48

49 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d d - najkrótszy c a+d >b+c Mechanizm dwuwahaczowy a b 49

50 Mechanizmy - przykłady Mechanizm korbowo-wodzikowy korba korbowód tłok Ruch posuwisto-zwrony 50

51 Mechanizmy - przykłady Scotch yoke Ruch harmoniczny 51

52 Mechanizmy - przykłady Mechanizm jarzmowy jarzmo kamień r korba 52

53 Mechanizmy - przykłady Mechanizm slotted lever 53

54 Mechanizmy - przykłady szybciej wolniej Mechanizm slotted lever 54

55 Mechanizmy - przykłady Mechanizm szybkiego powrotu Whitworth'a 55

56 Mechanizmy - przykłady Mechanizm szybkiego powrotu Whitworth'a wolniej szybciej 56

57 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy zastosowanie Pantograf source:

58 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy zastosowanie Zawieszenie dwuwahaczowe źródło: ble_wishbone_suspension

59 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy zastosowanie

60 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Watt'a

61 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Watt'a

62 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Chebyshev'a

63 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Peaucellier Lipkin'a

64 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Scott-Russell'a

65 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Hoeckens'a

66 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Sarrus'a

67 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Lambda Chebyshev'a

68 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Lambda Chebyshev'a

69 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Jansen'a

70 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Jansen'a

71 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Klann'a

72 Ruchliwość łańcucha kinematycznego Ruchliwość liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy Wzory strukturalne (Chebychev Grübler Kutzbach) 73

73 Ruchliwość łańcucha kinematycznego Ruchliwość liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy Wzory strukturalne (Chebychev Grübler Kutzbach) (3 D) F=6 N p1 2 p 2 3 p3 4 p4 5 p5 N liczba elementów ruchomych pi liczba par kinematycznych i-tej klasy 74

74 Ruchliwość łańcucha kinematycznego Ruchliwość liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy Wzory strukturalne (Chebychev Grübler Kutzbach) (3 D) F=6 N p1 2 p 2 3 p3 4 p4 5 p5 (2 D) F=3 N p4 2 p5 N liczba elementów ruchomych pi liczba par kinematycznych i-tej klasy 75

75 Ruchliwość łańcucha kinematycznego Ruchliwość liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy Wzory strukturalne (Chebychev Grübler Kutzbach) (3 D) F=6 N p1 2 p 2 3 p3 4 p4 5 p5 (2 D) F=3 N p4 2 p5 N liczba elementów ruchomych pi liczba par kinematycznych i-tej klasy F >= 1 mechanizm z możliwością ruchu F < 1 mechanizm zablokowany albo ruchomy z więzami biernymi 76

76 Wyznacznie ruchliwości przykład 77

77 Wyznacznie ruchliwości przykład 78

78 Wyznacznie ruchliwości przykład 79

79 Wyznacznie ruchliwości przykład 80

80 Wyznacznie ruchliwości przykład 81

81 Wyznacznie ruchliwości przykład 82

82 Wyznacznie ruchliwości przykład F=0 Zablokowany? 83

83 Wyznacznie ruchliwości przykład F=0 zablokowany? Nie! To więzy bierne! 84

84 Wyznacznie ruchliwości przykład 85

85 Wyznacznie ruchliwości przykład F=1 86

86 Mechanizm przegubowy Kulisty mechanizm przegubowy (Przegub Cardana, przegub krzyżakowy, sprzęgło wyhylne, universal joint, Hooke's joint, Hardy Spicer) 87

87 Mechanizm przegubowy Kulisty mechanizm przegubowy (Przegub Cardana, przegub krzyżakowy, sprzęgło wyhylne, universal joint, Hooke's joint, Hardy Spicer) ω1 cos β ω2 =, sin β cos γ1 d γ1 d γ2 ω1=, ω 2= dt dt 88

88 Mechanizm przegubowy Przegub dwukrzyżakowy 89

89 Materiały dodatkowe 90