KONSTRUKCJA MASZYN Semestr, wymiar godz. (W), pkt.: Maszynoznawstwo PK-1 I W E 2 (4 pkt.) Semestr I WYKŁADY: Definicje maszyn, główny podział maszyn. Podstawowe cechy maszyn. Materiały stosowane w budowie maszyn. Rodzaje połączeń stosowanych w budowie maszyn. Typowe części i zespoły maszyn: wały i osie, sprzęgła, łożyska, hamulce. Podział i rodzaje przekładni, rodzaje napędów, smarowanie maszyn. Podział silników. Silniki wodne i wiatrowe. Silniki parowe tłokowe regulacja. Turbiny parowe. Silniki spalinowe tłokowe: rodzaje, budowa, zastosowanie. Turbiny spalinowe. Silniki odrzutowe. Maszyny elektryczne. Pompy. Wentylatory, dmuchawy i sprężarki. Dźwignice, przenośniki. Urządzenia transportowe; pojazdy drogowe, szynowe, statki, samoloty. Maszyny informatyczne. Prof. dr hab. inż. Stanisław Michałowski Semestr, wymiar godz. (P), pkt.: Dokumentacja techniczna PK-2 II P2 (3 pkt.); III P1 (2 pkt.) Semestr II PROJEKTOWANIE: Omówienie regulaminu, harmonogramu i przebiegu zajęć na sali kreślarskiej, materiały i przybory kreślarskie, literatura. Rysowanie z modelu bryły o złożonym kształcie (wymagającym wykonania 6 rzutów) oraz jej zwymiarowanie (wyciąganie i opisanie rysunku w domu). Rysowanie wybranych części znormalizowanych i połączeń (np. kształtownik walcowany, połączenie śrubowe, spawane, sprężyna) oraz ich wymiarowanie (wyciąganie i opisanie rysunku w domu). Rysowanie w złożeniu pary kół zębatych walcowych i ich wymiarowanie (obliczenia geometryczne oraz wyciąganie i opisanie rysunku w domu). Demontaż (na końcu zajęć montaż) prostego zespołu maszynowego (np. zawór, kurek, zawór bezpieczeństwa, cylinder hamulcowy, wtryskiwacz), poznanie wzajemnego położenia poszczególnych części. Odręczne szkice części, poczynając od najprostszych do najtrudniejszych (przygotowanie linii wymiarowych w domu). Mierzenie części przy użyciu suwmiarki, identyfikacja gwintów za pomocą przymiarów grzebieniowych i norm, wpisywanie wymiarów na rysunek. Wykonanie rysunku złożeniowego na podstawie szkiców. Sporządzenie rysunku wykonawczego części obrotowo-symetrycznej z gwintem praca klauzurowa wykonywana w całości w sali i bez pomocy pracownika (część ta w następnym semestrze będzie realizowana w systemie CAD w pracowni komputerowej). Semestr III PROJEKTOWANIE: Ogólna charakterystyka systemu CAD, wprowadzenie do systemu, komunikacja z programem. Opis menu ikonowego. Układy współrzędnych. Ustalanie formatu rysunku. Podstawowe elementy rysunku (odcinki, linie równoległe i prostopadłe, łuki i okręgi, punkty konstrukcyjne). Kasowanie elementów. Powiększenia ekranowe fragmentów rysunku. Wydłużanie i skracanie elementów. Zmiana typu i koloru linii. Rysowanie prostokątów, ścięć i zaokrągleń krawędzi. Szczególe przypadki rysowania łuków i okręgów. Rysowanie osi symetrii. Pisanie tekstów, kreskowanie przekrojów, wymiarowanie. Rysowanie z modelu prostej bryły (kreskowanie przekroju i wymiarowanie). Manipulacja elementami rysunku (skracanie i wydłużanie grupy elementów, przesunięcie, obrót, powielanie wielokrotne). Zapisanie elementu na dysku i wykorzystanie go do różnych przekształceń. Dynamizacja elementów rysunku. Rysowanie w różnych skalach na jednym formacie. Instrukcje złożone. Sporządzenie rysunku wykonawczego elementu na podstawie odręcznego szkicu wykonanego w sem. II rysowanie przedmiotu, wczytanie z bazy danych formatki i tabelki, ustalenie obszaru o właściwej skali, wymiarowanie, opisy, zapisanie rysunku do bazy danych. Obsługa plotera. Wczytanie rysunku z bazy danych i edycja na ploterze. Sprawdzanie i poprawianie rysunku.
Dr hab. inż. Edward Lisowski, prof. PK Semestr, wymiar godz. (W, L), pkt.: Geometria wykreślna PK-3 I W1, L1 (4 pkt.) Semestr I WYKŁADY: Elementy pierwotne i aksjomaty geometrycznej przestrzeni euklidesowej uzupełnionej o elementy niewłaściwe E 3+. Definicja i niezmienniki najczęściej stosowanych przekształceń rzutowych: rzutu środkowego, rzutu równoległego i rzutu prostokątnego. Definicja Odwzorowania Monge'a (OM). Punkt, prosta i płaszczyzna w odwzorowaniu Monge a. OM płaszczyzny rzucającej. Transformacja Układu Rzutni Monge'a. Podstawowe konstrukcje w odwzorowaniu Monge'a. Wyznaczanie punktów przebicia i krawędzi płaszczyzn. Relacje równoległości i prostopadłości w OM. Określenie miar kątów w przestrzeni E 3+, twierdzenie o rzucie kąta prostego. Wyznaczanie prostych i płaszczyzn wzajemnie prostopadłych. Konstruowanie izometrii figur płaskich zadanych OM. Klasyfikacja wielościanów. Wielościany foremne. Konstruowanie rzutów wielościanów w położeniu kanonicznym, leżących na płaszczyznach rzucających oraz w narzuconym położeniu ogólnym. Definicja konturu i ustalanie widoczności krawędzi. Krzywe stożkowe definicje, własności, klasyfikacja. Konstrukcje uzupełniania stożkowych. Wybrane powierzchnie stopnia drugiego oraz powierzchnie prostokreślne. Powierzchnie stożkowe i walcowe zadane kierującą krzywą stożkową. Wyznaczanie punktów przebicia i przekrojów stożków i walców. Rzuty, przekroje i punkty przebicia sfery. Wyznaczanie punktów przebicia i przekrojów wielościanów, związki kolineacji pomiędzy podstawami i przekrojami pobocznic ostrosłupów. Przekroje i rozwinięcia stożków i walców obrotowych. Przenikanie wybranych powierzchni stopnia 2. Łączenie stożków i walców opisanych na wspólnej sferze. Aksonometria prostokątna i jej rodzaje. Wyznaczanie położenia osi aksonometrycznych i skróceń oraz rzutu aksonometrycznego dla celowo dobranego kierunku rzutu, na podstawie rzutów Monge a obiektu. Aksonometrie ukośne. Twierdzenie Pohlkego. Konstruowanie przekrojów w rzucie aksonometrycznym. LABORATORIUM: Wybrane konstrukcje planimetryczne: stycznych, punktu niedostępnego oraz oparte na jednokładności. Sporządzenie rzutów Monge a kształtki na podstawie rysunku aksonometrycznego. Wykonanie odwzorowania Monge a wielokąta płaskiego. Transformacja wielościanu przyjętego w położeniu kanonicznym. Konstrukcja izometrii figury płaskiej. Konstrukcja rzutów wielościanów w położeniu ogólnym oraz w oparciu o płaszczyznę bazową rzucającą. Przenikanie sfery z walcem oraz wyznaczanie cienia rzuconego przez sferę na płaszczyznę. Przenikanie i rozwinięcia powierzchni stożka i walca opisanych na wspólnej sferze. Aksonometria prostokątna i ukośna kształtki zadanej rzutami Monge a. Wyznaczanie przekroju w rzucie aksonometrycznym. dr hab. inż. arch. Otmar Vogt, prof. PK Samodzielny Zakład Geometrii Wykreślnej i Grafiki Inżynierskiej (A-9) Semestr, wymiar godz. (W, L, P), pkt.: Teoria mechanizmów i maszyn PK-4 IV W1, L1, P1 (4 pkt.) Semestr IV WYKŁADY: Pojęcia podstawowe: maszyna, mechanizm, robot, manipulator. Ogniwa. Pary kinematyczne. Modelowanie mechanizmów. Analiza strukturalna mechanizmów. Równania strukturalne. Klasyfikacja mechanizmów. Synteza strukturalna zespołów kinematycznych. Napędy mechanizmów i ich modelowanie. Kinematyka mechanizmów i manipulatorów. Macierze transformacji. Metody wyznaczania położenia, prędkości i przyspieszenia
ogniw mechanizmów. Podstawy analizy dynamicznej. Ruch mechanizmu pod wpływem sił zewnętrznych. Dynamika układów napędowych mechanizmów i manipulatorów. Metody numeryczne analizy kinematycznej i dynamicznej mechanizmów. Siły w parach kinematycznych. Wyrównoważanie statyczne i dynamiczne. Synteza mechanizmów krzywkowych i dźwigniowych mechanizmów płaskich. Projektowanie otwartych łańcuchów kinematycznych dla zadanych torów ruchu. Analiza błędów dynamicznych mechanizmów. Podatność ogniw. Mechanizmy kierujące i prostowodowe. Czułość mechanizmów. LABORATORIUM: Identyfikacja struktury i parametrów mechanizmów na bazie modeli. Analiza ruchu mechanizmu krzywkowego wyznaczanie prędkości i przyspieszenia. Analiza przekładni z tarczami uzębionymi wyznaczanie prędkości i przyspieszeń. Analiza mechanizmu Cardana wyznaczanie prędkości i przyspieszeń kątowych. Badanie mechanizmów prostowodowych. Wyznaczanie błędu. Wyrównoważanie mechanizmów płaskich. Badanie ruchu środka masy. Badanie błędu dynamicznego mechanizmu z ogniwami podatnymi. Schematy blokowe mechanizmów. Symulacja komputerowa ruchu. PROJEKTOWANIE: Projekt struktury mechanizmu płaskiego dla zadanych ogniw i par kinematycznych. Modyfikacja struktury mechanizmów z parami kinematycznymi wyższego rzędu. Wyznaczanie prędkości i przyspieszeń mechanizmów płaskich klasy drugiej. Wyznaczanie prędkości i przyspieszeń mechanizmów płaskich klas wyższych. Macierze transformacji dla otwartego łańcucha kinematycznego. Synteza czworoboku przegubowego dla zadanych położeń ogniw. Wykonanie analizy dynamicznej dla zadanego prawa ruchu ogniwa napędzającego. Sprawność mechanizmu przy uwzględnieniu tarcia i obciążeń dynamicznych. Synteza płaskiego mechanizmu krzywkowego z uwzględnieniem dynamiki. Prof. dr hab. inż. Stanisław Michałowski Podstawy konstrukcji maszyn PK-5 Semestr, wymiar godz. (W, C, L, P), pkt.: V W3, C1 (4 pkt.); VI W2, C1, L1, P E 2 (8 pkt.); VII L1, P2 (3 pkt.) Semestr V WYKŁADY: Podstawowe pojęcia w budowie maszyn, zasady konstrukcji i ich rola w ocenie projektu, schematy realizacji prac konstrukcyjnych, specyfika problemów konstrukcyjnych. Optymalizacja konstrukcji, zapis matematyczny zadania optymalizacji, metoda systematycznego przeszukiwania, metoda Monte Carlo. Dokładność wymiarowa elementów maszyn, zamienność kompensacyjna, technologiczna i konstrukcyjna. Metodyka obliczeń połączeń spawanych, obliczenia połączeń pracujących na proste i złożone ścinanie, unifikacja węzłów spawalniczych, konstrukcja i obliczenia blachownicy spawanej. Stan naprężeń w spawanym zbiorniku walcowym z dnami elipsoidalnymi, wzór kotłowy, połączenia rurowe nierozłączne. Połączenia gwintowe, podział i przykłady zastosowań, obciążenia śrub siłą osiową, momenty tarcia w połączeniu, samohamowność, zjawisko luzowania w połączeniach, metody zabezpieczeń. Zależność naprężeń rozciągających w śrubie od momentu w metodzie mechanicznej montażu śrub, wyznaczenie tej zależności metodą eksperymentalną; naprężenia zginające w śrubach przyczyny, obliczenia i sposób ich ograniczenia. Charakter obciążenia zwojów gwintu, minimalna wysokość nakrętki oraz głębokość połączenia śruby z korpusami maszyn, podstawowe zależności dla układów podatnych, obliczenia wielośrubowych układów podatnych. Podstawowe zależności dla połączeń kołnierzowych oraz obliczanie naciągu ruchowego i montażowego śrub, połączenia rurowe rozłączne. Połączenia wciskowe, warunki obciążalności lokalnej i globalnej, warunki wytrzymałości, warunek na określenie wcisku, poprawki na rozszerzalność cieplną i chropowatość powierzchni, połączenia na powierzchniach stożkowych. Sprężyny, klasyfikacja, materiały, optymalne przekroje sprężyn, sprężyny śrubowe przenoszące siłę rozciągającą lub ściskającą, warunek przemieszczeniowy i wytrzymałościowy, sprężyny o charakterystyce liniowej i nieliniowej. Sprężyny piórowe, resory, obliczanie resorów piórowych, sprężyny realizujące moment skręcający, sprężyna talerzowa, jej charakterystyka, zastosowanie i obliczenia, obliczenia sprężyn na podstawie tablic inżynierskich, silentbloki, konstrukcja, zastosowanie. Wytrzymałość zmęczeniowa, wykres Wöhlera i Smitha, klasyfikacja i opis obciążeń zmęczeniowych, wyznaczanie współczynnika koncentracji naprężeń w obliczeniach zmęczeniowych, budowa uproszczonego wykresu Smitha na podstawie tablic inżynierskich. Wyznaczenie zmęczeniowego współczynnika bezpieczeństwa w strefach koncentracji naprężeń dla przypadku stałej wartości średniej naprężenia lub stałego stosunku amplitudy do wartości średniej. Obliczenia zmęczeniowe dla naprężeń o zmiennych poziomach, cyklogramy naprężeń, zasada sumowania skutków cykli
naprężeń, hipotezy kumulacji Palmgrena- -Minera, naprężenia harmoniczne równoważne, obliczenia zmęczeniowe osi wagonu. Obliczenia zmęczeniowe przy losowym charakterze zmienności naprężeń dla zadanej gęstości prawdopodobieństwa amplitudy, obliczenia półosi lub sprężyny śrubowej zawieszenia samochodu ze względu na skręcanie przekroju losowym momentem. Obliczenia zmęczeniowe przy złożonym stanie naprężenia, tj. dla wału obciążonego momentem zginającym i skręcającym oraz dla zwrotnicy samochodu obciążonej w przekroju karbu momentem zginającym i siłą osiową. Wyrównoważanie (wyważanie) wirników maszyn, rodzaje i skutki niewyważenia, metody wyważania, obroty krytyczne maszyn wirnikowych, obliczenie wału wirnika w zakresie podkrytycznym, warunek wytrzymałościowy i dynamiczny dla wału. Połączenia kształtowe typu: wał piasta ruchowe i spoczynkowe, połączenia sworzniowe symetryczne i asymetryczne, połączenia czopowe. Zastosowanie, materiały, sposób wykonania i montażu, analiza sił w połączeniu, warunki obliczeniowe. Zakres zastosowań łożysk tocznych i ślizgowych, konstrukcja i klasyfikacja łożysk tocznych, oznaczenia i zdolność przenoszenia obciążeń, pasowania i zabudowa łożysk tocznych, nośność ruchowa, spoczynkowa i obroty graniczne łożyska. Obliczanie łożyska tocznego ze względu na trwałość przy stałych i zmiennych obciążeniach i obrotach, układy łożysk zależnych i niezależnych, rola siły osiowej i promieniowej w obliczeniach łożysk skośnych, kryteria zniszczenia i monitoring łożysk. Konstrukcja i obliczanie łożysk ślizgowych hydrodynamicznych poprzecznych metodą Raymondiego-Boyda, kryteria poprawnej pracy, warunki konstrukcyjne i technologiczne, metoda obliczeń dla zmiennych warunków obciążenia, obrotów i temperatury. ĆWICZENIA: Zadania z optymalizacji elementów maszyn, pasowania. Zamienność wymiarowa, przykłady obliczeń dla zespołów maszyn. Przykłady obliczeń wybranych konstrukcji spawanych. Obliczenia wybranych połączeń śrubowych oraz połączeń wciskowych. Konstrukcja sprężyn obliczenia. Przykłady obliczeń zmęczeniowych elementów maszyn. Wały i osie obliczenia wytrzymałościowe i dynamiczne. Semestr VI WYKŁADY: Metodyka obliczeń łożyska hydrodynamicznego wzdłużnego ze stałą panewką dla przypadku stałego i zmiennego kierunku obrotów, kryteria poprawnej pracy, dobór oleju i sposoby doprowadzenia oleju. Budowa łożyska hydrostatycznego wzdłużnego oraz prowadnicy hydrostatycznej, obliczenia rozkładu ciśnienia dla stałego wydatku pompy, zalety i wady łożysk hydrostatycznych i hydrodynamicznych. Klasyfikacja sprzęgieł, sprzęgła nierozłączne, sterowane i samoczynne, w ramach sprzęgieł nierozłącznych konstrukcja i obliczenia sprzęgła sztywnego, podatnego i nastawnego; dobór sprzęgieł w układzie napędowym w zależności od momentu napędowego i częstości wymuszeń. Sprzęgło sterowane kłowe, warunek samohamowności, schemat dwuwałkowej czterobiegowej skrzyni biegów samochodu, obliczenie synchronizatora stożkowego, momenty tarcia i siły włączenia sprzęgła kłowego, sprzęgła rozłączne cierne, konstrukcja i obliczanie. Rozruch układu napędu za pomocą sprzęgła rozłącznego ciernego. Hamulce, zalety i wady hamulców taśmowych, bębnowych i tarczowych; obliczanie rozkładu nacisków na powierzchniach trących hamulców taśmowych i bębnowych, obliczenie momentu tarcia, siły działające w układzie sterowania hamulców. Rodzaje hamulców bębnowych ze szczękami zewnętrznymi, ustalenie położenia przegubów szczęk hamulca. Rozruch układu silnik maszyna robocza, redukcja momentów i bezwładności w maszynie, warunek rozruchu, czas rozruchu, prędkość ruchu jednostajnego. Modele maszyny jako układu o wielu stopniach swobody, matematyczny opis pracy sprzęgła podatnego przy wymuszeniu harmonicznym momentem maszyny. Przekładnie pasowe z paskiem klinowym i zębatym, geometria pasów i kół, zależności geometryczne dla dwóch i trzech współpracujących kół, siły i naprężenia w pasach, współczynnik napędu i poślizgu. Obliczanie przenoszonej mocy przez przekładnię z pasem klinowym i zębatym metodą przybliżoną oraz metodą Niemanna, przełożenie geometryczne i rzeczywiste, straty energii, sprawność przekładni, optymalne warunki pracy przekładni. Zalety i wady przekładni zębatych, pojęcia podstawowe dotyczące geometrii kół zębatych, twierdzenie dotyczące stałości przełożenia, koła toczne, koła podziałowe, spełnienie twierdzenia przez koła o zarysie ewolwentowym. Twierdzenie dotyczące bezkolizyjnej współpracy zębów, twierdzenie dotyczące ciągłości pracy zębów przekładni wynikłe stąd wymagania stawiane przekładniom ewolwentowym, a także odnośnie do procesu kształtowej i obwiedniowej obróbki kół zębatych. Warunek niepodcinania i zaostrzenia zębów, w metodzie obwiedniowej Pfautera i szlifowania Reishauera, grubość zębów na kole podziałowym, zasadniczym i wierzchołkowym. Wzór Folmera, korekcja zazębienia P0; P1; P2, obszar dopuszczalnego współczynnika korekcji, wzory opisujące geometrię przekładni walcowej o dowolnej dopuszczalnej korekcji. Przekładnie walcowe o zębach skośnych, prostokąt przyporu, składowe siły międzyzębnej, korekcja przekładni walcowej o zębach skośnych, obliczenia geometrii, siły dynamiczne w przekładniach, klasy dokładności kół, zakres dopuszczalnych prędkości przekładni, wykres Dudleya. Przybliżone obliczenie modułu przekładni z warunku na wytrzymałość zmęczeniową postaciową i kontaktową, sposób ustalenia szerokości wieńca w zależności od klasy przekładni. Metoda obliczeń przekładni zębatej wg ISO na wytrzymałość zmęczeniową i wytrzymałość kontaktową zębów kół, wymagania konstrukcyjne i technologiczne, podstawowe wzory obliczeniowe. Metody obróbki kół stożkowych: Gleasona, Oerlikona i Klingenberga, podstawowe zespoły frezarki i szlifierki Gleasona oraz kinematyka kołyski, narzędzia i koła obrabianego, geometria koła koronowego. Geometria przekładni stożkowej o zębach prostych, skośnych i kołowo-łukowych, składowe siły międzyzębnej w przekładni stożkowej o zębach skośnych w układzie kartezjańskim wału o, r, t. ĆWICZENIA: Układy łożysk tocznych, obliczenia i dobór z katalogu ŁT. Łożyska ślizgowe poprzeczne i wzdłużne, obliczenia na przykładach. Wybrane zagadnienia obliczeniowe sprzęgieł i hamulców. Wybrane zagadnienia
obliczeniowe przekładni pasowych. Przekładnie zębate obliczenia geometryczne przekładni walcowych o zębach prostych i skośnych, korekcja przekładni zębatych. Przekładnie zębate obliczenia geometryczne przekładni stożkowych o zębach prostych, skośnych i łukowych. Przekładnie zębate obliczenia przybliżone, obliczenia sił w przekładniach, obliczenia wytrzymałościowe sprawdzające wg ISO. LABORATORIUM: Badanie tensometryczne spawanej blachownicy. Badanie połączeń kołnierzowych. Wyznaczenie nośności wielośrubowego złącza ciernego. Wyznaczenie krytycznej prędkości obrotowej wirnika. Badanie momentu tarcia w łożyskach tocznych. PROJEKTOWANIE: Projekt zbiornika ciśnieniowego lub spawana konstrukcja nośna kraty albo ramy. Projekt podnośnika śrubowego (do konstrukcji stalowych lub samochodowego) lub zaworu odcinającego płytowego albo zasuwy, względnie prasy śrubowej. Semestr VII LABORATORIUM: Badanie tarcia na gwincie i powierzchniach oporowych śrub. Graficzne wyznaczanie korygowanych zębów przekładni, optymalizacja korekcji. Identyfikacja geometryczna kół zębatych na podstawie pomiarów i obliczeń. Wyznaczanie sprawności przekładni zębatej na stanowisku mocy krążącej. Rejestracja i analiza przebiegu rozruchu układu napędowego ze sprzęgłem ciernym sterowanym elektromagnetycznie. PROJEKTOWANIE: Projekt sprzęgła lub hamulca obrabiarki lub samochodu sterowanego mechanicznie lub elektromagnetycznie. Projekt dwustopniowej przekładni maszyny dźwigowej lub dwuwałkowej skrzyni biegów samochodu. Prof. dr hab. inż. Jan Ryś Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn (M-1) Semestr, wymiar godz. (W, L), pkt.: Napęd i sterowanie hydrauliczne i pneumatyczne PK-6 VI W1, L1 (2 pkt.) Semestr VI WYKŁADY: Powszechnie stosowane czynniki robocze systemów płynowych, ich rodzaje i parametry. Ciecze syntetyczne i elektroreologiczne. Wybrane zagadnienia z teorii systemów płynowych. Analogia elektrohydrauliczna. Elementy systemów płynowych: maszyny hydrauliczne, zawory, regulatory przepływu, wzmacniacze, układy nadążne, elementy strumieniowe. Międzynarodowy zapis graficzny elementów płynowych. Wybrane układy płynowe w maszynach technologicznych, pojazdach i inżynierii medycznej. Płynowe systemy napędu i sterowania manipulatorów i robotów przemysłowych. Metody analizy i syntezy wybranych układów płynowych. LABORATORIUM: Określenie wybranych parametrów czynnika roboczego. Wyznaczenie charakterystyk maszyn hydraulicznych. Badanie elementów układów płynowych; dławik, rozdzielacz, zawór przelewowy, regulator przepływu, przekaźnik ciśnienia. Technika proporcjonalna. Metody i systemy komputerowego wspomagania projektowania układu płynowego. Projektowanie prostego układu hydraulicznego lub pneumatycznego z pełnymi obliczeniami i doborem elementów katalogowych. Dobór elementów hydraulicznych i pneumatycznych za pomocą komputerowego programu INTER-NORMEN. Prof. dr hab. inż. Jerzy Wołkow Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji (M-6)