Podstawy konstrukcji maszyn I

stacjonarne

jednolite magisterskie

obowiązkowy

semestr IV: W 28/x, C 32/+,; razem: 60 godz., 5 pkt ECTS

Matematyka I, II, III / Wymagania wstępne: Umiejętność przekształcania wyrażeń zawierających funkcje potęgowe, funkcje trygonometryczne, funkcję wykładniczą i logarytmy, umiejętność rozwiązywania równań algebraicznych i trygonometrycznych, znajomość pojęcia wektora, jego reprezentacji i działań na wektorach, znajomość podstaw rachunku macierzowego, znajomość pochodnej zwyczajnej i cząstkowej, umiejętność wyznaczania pochodnej funkcji, umiejętność wyznaczania całki oznaczonej, umiejętność rozwiązywania prostych równań różniczkowych zwyczajnych oraz rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej;

Mechanika / Wymagania wstępne: Podstawowy zasób wiedzy z zakresu: analizy płaskiego i przestrzennego układu sił, wyznaczania geometrii mas układu materialnego o stałej i zmiennej masie, tarcia spoczynkowego i ruchowego, analizy stanu naprężenia i odkształcenia, hipotez wytrzymałościowych, kinematyki i dynamiki nieodkształcalnego układu materialnego o stałej masie, znajomość jednostek miar wielkości mechanicznych układu SI;

Podstawy grafiki inżynierskiej i Grafika inzynierska / Wymagania wstępne: umiejętność czytania i sporządzania rysunków konstrukcyjnych zgodnie z obowiązującymi normami;

Nauka o materiałach / Wymagania wstępne: podstawowy zasób wiedzy o materiałach konstrukcyjnych - podstawowe właściwości fizykochemiczne oraz oznaczenia materiałów konstrukcyjnych;

Informatyka / Wymagania wstępne: Podstawowy zasób wiedzy z zakresu modelowania komputerowego oraz tworzenia baz danych.

semestr czwarty / mechatronika / wszystkie specjalności / studia dla kandydatów

na żołnierzy zawodowych

Prof. dr hab. inż. Józef GACEK

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 28.

2. Udział w laboratoriach / 0.

3. Udział w ćwiczeniach / 32.

4. Udział w seminariach / 0.

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 28.

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 0.

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 32.

8. Samodzielna realizacja projektu / 0.

9. Realizacja projektu / 0.

10. Udział w konsultacjach / 13.

11. Przygotowanie do egzaminu / 15.

12. Przygotowanie do zaliczenia / 0.

13. Udział w egzaminie / 2.

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 150 godz. / 5 ECTS.

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1.+3.+10.+13.): 75 godz. / 2,5 ECTS.

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 3 ECTS.

"Podstawy konstrukcji maszyn I" są pierwszym przedmiotem dotyczącym konstruowania, z jakim spotykają się studenci Wydziału Mechatroniki Uzbrojenia i Lotnictwa Wojskowej Akademii Technicznej. W ramach przedmiotu przekazywana jest wiedza, ułatwiająca opanowanie umiejętności projektowania elementów i zespołów konstrukcyjnych maszyn ,w tym z wykorzystaniem techniki komputerowej, a jednocześnie stanowiąca pomost pomiędzy przedmiotami podstawowymi i specjalistycznymi. Tematyka przedmiotu zawiera także zagadnienia dotyczące wytrzymałości zmęczeniowej elementów i zespołów konstrukcyjnych maszyn oraz zagadnienia z zakresu trybologii.

Wykład / metoda werbalno-wizualna z wykorzystaniem nowoczesnych technik multimedialnych ilustrowane prezentacjami komputerowymi Power Point

Temat / liczba godzin:

1. Podstawy teorii konstrukcji / 2.

Proces konstruowania. Klasyfikacja i cechy użytkowe zespołów i elementów maszyn. Kryteria oceny konstrukcji. Podstawowe zasady wytwarzania maszyn. Materiały konstrukcyjne i ich podstawowe właściwości mechaniczne, fizyczne i technologiczne.

2. Dokładność elementów maszyn / 2.

Dokładność wymiarów liniowych. Pasowania. Chropowatość powierzchni. Odchyłki kształtu i położenia. Normalizacja i unifikacja w budowie maszyn. Wybrane zagadnienia ochrony patentowej.

3. Podstawowe wiadomości z zakresu naprężeń i procesu zmęczenia / 2.

Czynniki wpływające na wytrzymałość zmęczeniową. Współczynniki bezpieczeństwa i naprężenia dopuszczalne. Obliczenia zmęczeniowe przy obciążeniach złożonych. Obliczenia w zakresie wytrzymałości zmęczeniowej wysokocyklowej i niskocyklowej. Podstawy wytrzymałości elementów konstrukcyjnych na pękanie.

4. Połączenia nierozłączne / 2.

Charakterystyka, rodzaje i zastosowania połączeń: spawanych, zgrzewanych, lutowanych, klejonych, nitowych, zawalcowanych, wulkanizowanych i zaginanych. Podstawowe zasady konstruowania oraz obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych połączeń nierozłącznych.

5. Połączenia rozłączne / 2.

Charakterystyka, rodzaje i zastosowania połączeń rozłącznych: śrubowych, gwintowych, kształtowych oraz czopowo-ciernych. Podstawowe zasady konstruowania oraz obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych połączeń rozłącznych.

6. Elementy podatne / 2.

Charakterystyka, klasyfikacja i zastosowania elementów podatnych. Podstawowe charakterystyki elementów podatnych. Sprężyny: śrubowe, walcowe talerzowe, pierścieniowe, zginane i skrętne. Materiały stosowane na sprężyny. Elementy

podatne metalowe i niemetalowe. Elementy sprężyste z materiałów podatnych. Gazowe elementy podatne. Podstawowe zasady konstruowania oraz obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych elementów podatnych.

7. Osie i wały maszynowe / 2.

Charakterystyka, klasyfikacja i zastosowania osi i wałów. Obciążenia oraz wytrzymałość zmęczeniowa osi i wałów. Sztywność statyczna i dynamiczna wałów. Prędkość krytyczna i przemieszczenia dynamiczne wałów. Wały wykorbione i wały giętkie. Materiały stosowane na osie i wały maszynowe. Podstawowe zasady konstruowania oraz obliczania osi i wałów.

8. Sprzęgła mechaniczne / 2.

Charakterystyka, klasyfikacja i zastosowania sprzęgieł mechanicznych. Rodzaje oraz zasada działania sprzęgieł: nierozłącznych, sterowanych, samoczynnych oraz hydrokinetycznych. Podstawowe zasady doboru sprzęgieł. Obciążenia oraz podstawowe zasady obliczeń sprzęgieł mechanicznych.

9. Hamulce mechaniczne / 2.

Charakterystyka, klasyfikacja i zastosowania hamulców. Rodzaje oraz zasada działania hamulców: promieniowych osiowych i specjalnych. Podstawowe zasady obliczeń hamulców: geometrycznych, wytrzymałościowych, cieplnych i na zużycie.

10. Połączenia rurowe i zawory / 2.

Ogólna charakterystyka, klasyfikacja i zastosowania przewodów rurowych. Połączenia rurowe; charakterystyka, zastosowania oraz sposoby ich wykonania. Ogólna charakterystyka budowa i zastosowanie zaworów. Podstawowe zasady obliczania połączeń rurowych i elementów zaworów.

11. Podstawy napędu hydrostatycznego / 4.

Podstawowe wiadomości o napędach. Pojęcie napędu hydrostatycznego. Zasada działania oraz zalety i wady napędu hydrostatycznego. Charakterystyka, zasada działania, rodzaje oraz zastosowania: pomp wyporowych, silników wyporowych, siłowników, akumulatorów hydraulicznych, cieczy roboczych, filtrów oraz elementów magazynujących czynnik roboczy. Podstawowe zasady obliczeń wybranych elementów napędu hydrostatycznego.

12. Mechanizmy i ich struktury / 2.

Klasyfikacja, charakterystyki oraz zastosowania mechanizmów oraz manipulatorów. Mechanizmy: dźwigniowe, krzywkowe oraz mechanizmy do otrzymywania ruchu przerywanego. Podstawowe wiadomości z zakresu metod: kinematyki, dynamiki, syntezy i badania mechanizmów.

13. Elementy trybologii / 4.

Problem trybologiczny i jego elementy. Charakterystyki powierzchni elementów konstrukcyjnych. Tarcie i jego znaczenie w budowie maszyn. Tarcie suche, tarcie toczne i tarcie powierzchni smarowanych. Czynniki wpływające na opory tarcia. Zużycie maszyn. Zużycie: adhezyjne, ścierne, korozyjne, zmęczeniowe oraz erozyjne. Podstawowe sposoby badania i zapobiegania zużyciu powierzchni.

Ćwiczenia / Ćwiczenia ilustrowane prezentacjami komputerowymi Power Point w celu przygotowania studenta do samodzielnego wykonywania obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych elementów oraz zespołów konstrukcyjnych. Wykonywanie obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych elementów i zespołów maszyn.

Temat / liczba godz.:

1. Przykłady obliczeń z zakresu dokładności elementów konstrukcyjnych / 2.

Tolerancje i pasowania w budowie maszyn. Zasady doboru tolerancji i pasowań. Odchyłki wykonawcze i tolerancje kształtu i położenia. Chropowatość i falistość powierzchni. Przykłady obliczeń z zakresu dokładności wykonania elementów konstrukcyjnych maszyn.

2. Przykłady obliczeń z zakresu wytrzymałości zmęczeniowej elementów i zespołów konstrukcyjnych / 2.

Przykłady obliczeń naprężeń zmęczeniowych przy obciążeniu harmonicznie zmiennym. Przykłady obliczeń zmęczeniowych przy obciążeniach złożonych. Przykłady obliczeń w zakresie ograniczonej wytrzymałości zmęczeniowej wysokocyklowej oraz niskocyklowej. Naprężenia zastępcze, naprężenia dopuszczalne oraz współczynniki bezpieczeństwa stosowane w budowie maszyn.

3. Przykłady obliczeń z zakresu połączeń spajanych / 2.

Przykłady obliczeń wytrzymałościowych połączeń nierozłącznych: spawanych, zgrzewanych, lutowanych i klejonych dla zadanych obciążeń. Podstawowe zasady projektowania połączeń spajanych.

4. Przykłady obliczeń z zakresu połączeń nitowanych i wciskowych / 2.

Przykłady obliczeń wytrzymałościowych połączeń nierozłącznych: nitowanych, wciskowych, wtłaczanych i skurczowych, dla zadanych obciążeń. Podstawowe zasady projektowania połączeń nierozłącznych.

5. Przykłady obliczeń z zakresu połączeń rozłącznych / 2.

Przykłady obliczeń wytrzymałościowych połączeń rozłącznych: wpustowych, wielowypustowych, klinowych, kołkowych oraz sworzniowych, dla zadanych obciążeń. Podstawowe zasady projektowania połączeń rozłącznych kształtowych oraz mechanizmów śrubowych.

6. Ćwiczenie projektowe z zakresu połączenia rozłącznego lub nierozłącznego / 6.

Wykonanie projektu zadanego z zakresu połączenia rozłącznego lub mechanizmu śrubowego pod kierunkiem nauczyciela.

7. Przykłady obliczeń sprężyn / 2.

Przykłady obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych sprężyn. Obliczanie geometryczne i wytrzymałościowe oraz podstawowe zasady projektowania sprężyn śrubowych, płaskich oraz prętowych, dla zadanych obciążeń.

8. Przykłady obliczeń resorów i sprężyn skrętnych / 2.

Przykłady obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych resorów i sprężyn skrętnych. Podstawowe zasady projektowania, dla zadanych obciążeń, resorów oraz sprężyn skrętnych.

9. Przykłady obliczeń wałów i osi. / 2.

Podstawowe zasady projektowania oraz obliczania wytrzymałości osi i wałów. Podstawowe zasady doboru łożyskowania wałów i osi. Przykłady wyznaczania wytrzymałości zmęczeniowej oraz sztywności osi i wałów.

10. Przykłady obliczeń sprzęgieł mechanicznych / 2.

Przykłady obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych elementów sprzęgieł mechanicznych. Podstawowe zasady obliczeń sprzęgieł mechanicznych cieplnych i na zużycie. Podstawowe zasady konstruowania i doboru sprzęgieł.

11. Przykłady obliczeń hamulców mechanicznych / 2.

Przykłady obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych elementów hamulców mechanicznych. Podstawowe zasady obliczeń hamulców mechanicznych cieplnych i na zużycie. Podstawowe zasady konstruowania hamulców mechanicznych.

12. Przykłady obliczeń przewodów rurowych i elementów zaworów / 2.

Przykłady obliczeń geometrycznych i wytrzymałościowych przewodów rurowych cienkościennych i grubościennych, złącz rurowych rozłącznych i nierozłącznych oraz elementów zaworów. Przewody rurowe sztywne i giętkie. Obliczanie geometryczne i wytrzymałościowe oraz dobór elementów uszczelniających stosowanych w połączeniach rurowych i zaworach.

13. Przykłady obliczeń mechanizmów płaskich / 2.

Przykłady obliczeń z zakresu analizy kinematycznej mechanizmów płaskich. Przykłady obliczeń z zakresu analizy kinetostatycznej mechanizmów i manipulatorów płaskich. Modele dynamiczne mechanizmów.

Podstawowa:

1. Dietrich M. (red.) - "Podstawy konstrukcji maszyn t. I, t. II i t. III". WNT, Najnowsze dostępne wydanie.

2. Dziurski A., Kania L., Kasprzycki A. Mazanek E. - "Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn t. I i t. II". WNT, Warszawa 2005.

3. Knosala R., Gwiazda A., Baier A., Gendarz P. - "Podstawy konstrukcji maszyn. Przykłady obliczeń". WNT, Warszawa 2000.

4. Osiński Z. (red.) - "Podstawy konstrukcji maszyn". WNT, Warszawa 2010.

5. Skoć A., Spałek J., Markusik S. - "Podstawy konstrukcji maszyn t. I i t. II". WNT, Warszawa 1995.

Uzupełniająca:

1. Bajkowski J. - „Podstawy zapisu konstrukcji". Oficyna Wydawnicza Politechniki

Warszawskiej, Warszawa 2005.

2. Boś P., Sitarz S. - "Podstawy konstrukcji maszyn. Wstęp do projektowania". WKŁ, Warszawa 2011.

3. Krawiec P. - "Projektowanie napędów i elementów maszyn z CAD". Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2007.

4. Kurmaz L. W., Kurmaz O. L. - "Podstawy konstruowania węzłów i części maszyn. Podręcznik konstruowania." Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2011.

5. Morecki A., Knapczyk J., Kędzior K. - "Teoria mechanizmów i manipulatorów". WNT, Warszawa 2002.

6. Praca zbiorowa - "Poradnik mechanika". Najnowsze dostępne wydanie.

7. Rutkowski A. "Części maszyn". WSiP, Warszawa. Najnowsze dostępne wydanie.

8. Skoć A. - "Przykłady obliczeń. Zadania do rozwiązania z podstaw konstrukcji maszyn t. I. Cz. 2". Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007.

9. Skoć A. - "Przykłady obliczeń z zadaniami do rozwiązania z podstaw konstrukcji maszyn t. II. Cz. 1". Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2009.

10. Stryczek S. – „Podstawy napędu hydrostatycznego. Cz. I Elementy. Cz. II. Układy.”. PWN. Warszawa 1995.

Symbol i nr efektu modułu / efekt kształcenia / odniesienie do efektu kierunkowego

W1: absolwent ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie podstawową wiedzę z zakresu: mechaniki, projektowania, w tym niezbędną do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych występujących w konstrukcji maszyn / K_W14.

W2: absolwent ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie mechaniki ogólnej, w tym wiedzę z zakresu: klasyfikacji, budowy, zastosowania oraz projektowania połączeń rozłącznych i nierozłącznych oraz elementów podatnych stosowanych w budowie maszyn / K_W14.

W3: absolwent ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie podstawową wiedzę obejmującą kluczowe zagadnienia konstrukcyjne i eksploatacyjne z zakresu: klasyfikacji, budowy, zastosowania i projektowania wybranych elementów oraz zespołów napędowych maszyn, zużycia elementów i zespołów konstrukcyjnych maszyn oraz sposobów zapobiegania ich zużyciu / K_W15.

U1: absolwent potrafi: pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł, potrafi integrować uzyskane informacje niezbędne dla zaprojektowania prostego urządzenia mechanicznego z uwzględnieniem unifikacji i obowiązujących norm oraz opracować dokumentację dotyczącą realizacji zadania inżynierskiego oraz zaprojektować proste urządzenie mechaniczne z uwzględnieniem unifikacji i obowiązujących norm / K_U01.

U2: absolwent potrafi: wykonać niezbędne obliczenia obliczenia geometryczne i wytrzymałościowe wybranych elementów i zespołów mechanicznych oraz potrafi sformułować problem trybologiczny, zinterpretować mechanizm zużycia konstrukcji mechanicznych oraz sposoby zapobiegania zużyciu powierzchni ciernych stosowanych w budowie maszyn oraz wybranych elementów mechanicznych układów napędowych maszyn / K_U22.

K1: absolwent ma świadomość ważności zachowania w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej, podczas opracowywania wyników swoich prac oraz wykonywania zadań projektowych / K_K02.

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia z oceną.

Przedmiot zaliczany jest na podstawie średniej z ocen za wszystkie efekty kształcenia, przy czym:

a) egzamin jest przeprowadzany w formie egzaminu pisemnego (testy) lub egzaminu ustnego,

b) warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń na ocenę,

c) zaliczenie ćwiczeń na ocenę odbywa się na podstawie oceny średniej za wszystkie efekty kształcenia,

d) warunek konieczny do zaliczenia przedmiotu: pozytywne oceny z ćwiczeń, kolokwium oraz egzaminu.

Efekty W1, W2, i W3 sprawdzane są na dwóch kolokwiach, egzaminie pisemnym w postaci testu sprawdzającego (lub egzaminie ustnym) oraz podczas rozwiązywania zadań w ramach ćwiczeń audytoryjnych i prac domowych.

Efekty U1, U2 i K1 sprawdzane są na ćwiczeniach rachunkowych, podczas zaliczania zadania domowego i zadań dodatkowych oraz na egzaminie.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 95% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę umiejętności przewidziane efektami kształcenia, a ponadto wykazuje

zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy. Wykazuje się wytrwałością i samodzielnością w pokonywaniu trudności oraz systematycznością pracy.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 85% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane efektami kształcenia, a ponadto wykazuje zainteresowanie przedmiotem, w sposób twórczy podchodzi do powierzonych zadań i wykazuje się samodzielnością w zdobywaniu wiedzy. Wykazuje się wytrwałością i samodzielnością w pokonywaniu trudności oraz systematycznością pracy.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 75% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dobrym. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 65% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dobrym. Potrafi rozwiązywać zadania i problemy o średnim stopniu trudności.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który udzielił bezbłędnych odpowiedzi na min. 55% pytań pisemnego testu sprawdzającego, oraz który posiadł wiedzę i umiejętności przewidziane programem nauczania w stopniu dostatecznym. Samodzielnie rozwiązuje zadania i problemy o niskim stopniu trudności. W jego wiedzy i umiejętnościach zauważalne są luki, które potrafi jednak uzupełnić pod kierunkiem nauczyciela.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie spełnia przedstawionych powyżej wymogów.