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 / Z TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 8

9 Termin zajęć W październiku czwartki, godz. 14:15-16:00, sala 2.5 Od listopada czwartki, godz. 15:15-17:00, sala TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 9

10 ZAJĘCIA PROJEKTOWE rozpoczną się na początku listopada obecność obowiązkowa informacja i harmonogram wykład, strona www, tablica koło pokoju TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 10

11 EGZAMIN Egzamin pisemny sprawdzający wiedzę i umiejętności zdobyte na wykładzie TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 11

12 OCENA OSTATECZNA Z PRZEDMIOTU ocena_końcowa= ocena_z_projektu+ocena_z_egzaminu TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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: TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 13

14 Katalog ECTS ( USOSweb sylabus przedmiotu cel, opis Efekty kształcenia literatura metody i kryteria oceniania TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 14

15 BHP TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 16

17 PROGRAM ZAJĘĆ PROJEKTOWYCH TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 19

20 SPOSÓB UCZENIA SIĘ TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 20

21 Wykład 1 pary kinematyczne, mechanizmy, ruchliwość, więzy bierne Licencja: tylko do edukacyjnego użytku studentów Politechniki Warszawskiej TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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, TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 22

23 Części maszyn Przekładnie zębate Przekładnie pasowe Przekładnie łańcuchowe Mechanizmy krzywkowe pręty hamulce sprzęgła złącza źródło: TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 23

24 Części maszyn Przekładnie zębate Przekładnie pasowe Przekładnie łańcuchowe Mechanizmy krzywkowe pręty hamulce sprzęgła złącza źródło: TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 25

26 Stopnie swobody punkt materialny (2D) bryła sztywna (2D) punkt materialny (3D) bryła sztywna (3D) TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 26

27 Stopnie swobody punkt materialny (2D) bryła sztywna (2D) 2 st. swob. 3 st. swob. punkt materialny (3D) bryła sztywna (3D) 3 st. swob. 6 st. swob TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 28

29 Pary kinematyczne (3D) niepołączone + = TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 29

30 Pary kinematyczne (3D) niepołączone + = 6 st. swob. 6 st. swob. razem: 12 st. swob. W ruchu względnym: 6 st. swob TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 30

31 Pary kinematyczne (3D) + = TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 31

32 Pary kinematyczne (3D) + = 6 st. swob. 6 st. swob. W ruchu względnym: 1st. swob. Jako całość: 7st. swob TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 32

33 Pary kinematyczne (3D) klasa V = 6-1 obrotowe postępowa śrubowa TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 33

34 Pary kinematyczne (3D) klasa IV = 6-2 walcowa TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 34

35 Pary kinematyczne (3D) klasa III = 6-3 kulista TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 35

36 Pary kinematyczne (3D) klasa II = TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 36

37 Pary kinematyczne (3D) klasa I = TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 37

38 Pary kinematyczne (2D) klasa I, klasa II nie możliwe w 2D klasa III bryła swobodna w 2D TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 38

39 Pary kinematyczne (2D) klasa V = 6-1 obrotowa postępowa TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 39

40 Pary kinematyczne (2D) klasa IV = 6-2 założenie toczenia z poślizgiem popychacz krzywka TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 40

41 Pary kinematyczne Para niższa kontakt powierzchniowy Para wyższa kontakt punktowy bądź liniowy TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 41

42 Pary kinematyczne Para zamknięta zachowanie kontaktu poprzez geometrię Para otwarta kontakt zachowany z użyciem dodatkowej siły TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 42

43 Pary kinematyczne Para zamknięta zachowanie kontaktu poprzez geometrię Para otwarta kontakt zachowany z użyciem dodatkowej siły TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 43

44 Wielokrotne pary kinematyczne człony 1 para kinematyczna 3 człony 2 para kinematyczna TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 44

45 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d a c b TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 45

46 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d b - najkrótszy Warunki Grashof'a: a+b c+d b+c a+d a c Mechanizm dwukorbowy b TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 46

47 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d a b c a+b=c +d a=c Mechanizm dwukorbowy współbieżny TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 47

48 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d c a b a - najkrótszy Warunek Grashof'a: a+d <b+c Mechanizm korbowo-wahaczowy TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 48

49 Mechanizmy - przykłady czworobok przegubowy d d - najkrótszy c a+d >b+c Mechanizm dwuwahaczowy a b TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 49

50 Mechanizmy - przykłady Mechanizm korbowo-wodzikowy korba korbowód tłok Ruch posuwisto-zwrony TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 50

51 Mechanizmy - przykłady Scotch yoke Ruch harmoniczny TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 51

52 Mechanizmy - przykłady Mechanizm jarzmowy kamień jarzmo r korba TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 52

53 Mechanizmy - przykłady Mechanizm slotted lever TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 53

54 Mechanizmy - przykłady szybciej wolniej Mechanizm slotted lever TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 54

55 Mechanizmy - przykłady Mechanizm szybkiego powrotu Whitworth'a TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 55

56 Mechanizmy - przykłady Mechanizm szybkiego powrotu Whitworth'a wolniej szybciej TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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 Pięciobok przegubowy

68 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Lambda Chebyshev'a

69 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Lambda Chebyshev'a

70 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Jansen'a

71 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Jansen'a

72 Mechanizmy - przykłady Mechanizm Klann'a

73 Ruchliwość łańcucha kinematycznego Ruchliwość liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy Wzory strukturalne (Chebychev Grübler Kutzbach) TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 73

74 Ruchliwość łańcucha kinematycznego Ruchliwość liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy Wzory strukturalne (Chebychev Grübler Kutzbach) (3 D) F=6 N p 1 2 p 2 3 p 3 4 p 4 5 p 5 N liczba elementów ruchomych p i liczba par kinematycznych i-tej klasy TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 74

75 Ruchliwość łańcucha kinematycznego Ruchliwość liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy Wzory strukturalne (Chebychev Grübler Kutzbach) (3 D) F=6 N p 1 2 p 2 3 p 3 4 p 4 5 p 5 (2 D) F=3 N p 4 2 p 5 N liczba elementów ruchomych p i liczba par kinematycznych i-tej klasy TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 75

76 Ruchliwość łańcucha kinematycznego Ruchliwość liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy Wzory strukturalne (Chebychev Grübler Kutzbach) (3 D) F=6 N p 1 2 p 2 3 p 3 4 p 4 5 p 5 (2 D) F=3 N p 4 2 p 5 N liczba elementów ruchomych p i liczba par kinematycznych i-tej klasy F >= 1 mechanizm z możliwością ruchu F < 1 mechanizm zablokowany albo ruchomy z więzami biernymi TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 76

77 Wyznacznie ruchliwości przykład TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 77

78 Wyznacznie ruchliwości przykład TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 78

79 Wyznacznie ruchliwości przykład TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 79

80 Wyznacznie ruchliwości przykład TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 80

81 Wyznacznie ruchliwości przykład TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 81

82 Wyznacznie ruchliwości przykład TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 82

83 Wyznacznie ruchliwości przykład F = 0 Zablokowany? TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 83

84 Wyznacznie ruchliwości przykład F = 0 zablokowany? Nie! To więzy bierne! TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 84

85 Wyznacznie ruchliwości przykład TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 85

86 Wyznacznie ruchliwości przykład F = TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 86

87 Mechanizm przegubowy Kulisty mechanizm przegubowy (Przegub Cardana, przegub krzyżakowy, sprzęgło wyhylne, universal joint, Hooke's joint, Hardy Spicer) TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 87

88 Mechanizm przegubowy Kulisty mechanizm przegubowy (Przegub Cardana, przegub krzyżakowy, sprzęgło wyhylne, universal joint, Hooke's joint, Hardy Spicer) ω 2 = ω 1 cosβ, ω 1 sin 2 βcos 2 1 = d γ 1 γ 1 dt, ω 2 = d γ 2 dt TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 88

89 Mechanizm przegubowy Przegub dwukrzyżakowy TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 89

90 Materiały dodatkowe TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 90