Podstawy konstrukcji maszyn III sem

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 30/x; C 24/+; P 6/+; Razem: 60

Matematyka I, II, III / Wymagania wstępne: umiejętność przekształcania wyrażeń zawierających funkcje potęgowe, funkcje trygonometryczne, funkcję wykładniczą i logarytmy, umiejętność rozwiązywania równań algebraicznych oraz 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 podstawowy zasób wiedzy z zakresu rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej.

Mechanika techniczna / Wymagania wstępne: podstawowy zasób wiedzy z zakresu: analizy płaskiego oraz 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.

Grafika inżynierska I, II / 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.

III semestr / kierunek: Inżynieria Bezpieczeństwa / wszystkie specjalności, studia stacjonarne

Prof. dr hab. inż. Józef GACEK

Aktywność / obciążenie studenta w godz.:

1. Udział w wykładach / 30.

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów i przygotowanie do egzaminu / 24.

3. Udział w ćwiczeniach / 24.

4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 48.

5. Udział w zajęciach z projektu / 6.

6. Samodzielne przygotowanie się i wykonywanie zadanego projektu / 24.

7. Udział w konsultacjach / 4.

8. Udział w egzaminie / 1.

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 161 godz. / 6 ECTS.

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1. + 3. + 5. + 7. +8. = 65 godz. / 2.5 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 5. + 6. = 30 godz. / 1,5 ECTS.

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

Wykład / Wykłady ilustrowane prezentacjami komputerowymi Power Point w celu dostarczenia wiedzy określonej efektami W1, W2, W3.

Tematy wykładów / liczba godzin:

1. Podstawy teorii konstrukcji / 2.

Proces konstruowania. klasyfikacja i cechy użytkowe zespołów oraz części maszyn. Podstawowe zasady wytwarzania maszyn. Normalizacja i unifikacja w budowie maszyn. Wybrane zagadnienia ochrony patentowej. Materiały konstrukcyjne i ich podstawowe właściwości mechaniczne, fizyczne i technologiczne. Elementy dokładności wykonania elementów i zespołów maszynowych.

2. Modelowanie procesu projektowania / 2.

Modelowanie w środowisku CAD. Bazy danych. Proces projektowo-konstrukcyjny w systemach CAD. Projektowanie współbieżne i koncepcyjne.

3. Wytrzymałość zmęczeniowo-kształtowa elementów i zespołów konstrukcyjnych / 2.

Podstawowe wiadomości z zakresu naprężeń zmiennych i procesu zmęczenia. 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 i zespołów konstrukcyjnych na pękanie

4. Połączenia nierozłączne / 2.

Połączenia nierozłączne. Charakterystyka, rodzaje i zastosowania połączeń nierozłącznych: spawanych, zgrzewanych, lutowanych, klejonych, nitowych, zawalcowanych, wulkanizowanych i zaginanych. Podstawowe zasady obliczania połączeń nierozłącznych.

5. Połączenia rozłączne / 2.

Połączenia rozłączne. Charakterystyka, rodzaje i zastosowania połączeń rozłącznych: śrubowych, gwintowych, kształtowych oraz czopowo - ciernych. Podstawowe zasady obliczania połączeń rozłącznych.

6. Elementy podatne / 2.

Charakterystyka, klasyfikacja i zastosowania elementów podatnych. Podstawowe charakterystyki elementów podatnych. Charakterystyka i zastosowanie sprężyn: śrubowych, walcowych, talerzowych, pierścieniowych, zginanych i skrętnych. Materiały stosowane na sprężyny. Elementy podatne metalowe i niemetalowe. Elementy sprężyste z materiałów podatnych. Gazowe elementy podatne. Podstawowe zasady obliczania 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. Sztywność skrętna i sztywność giętna wałów. Prędkość krytyczna i przemieszczenia dynamiczne wałów. Podstawowe zasady konstruowania osi i wałów. Wały wykorbione i wały giętkie. Zasady łożyskowania wałów. Materiały stosowane na osie i wały maszynowe. Podstawowe zasady obliczania osi i wałów.

8. Przekładnie mechaniczne. Przekładnie zębate / 4.

Ogólna charakterystyka napędów i przekładni. Klasyfikacja, charakterystyka i zastosowania przekładni zębatych. Współpraca uzębienia i rodzaje zarysów zębów. Podstawowe charakterystyki geometryczne przekładni zębatej. Obciążenia i wytrzymałość uzębień. Podstawowe zasady obliczania przekładni zębatych. Klasyfikacja, charakterystyka i zastosowania przekładni ciernych. Podstawowe charakterystyki geometryczne i zasady obliczeń przekładni ciernych. Klasyfikacja, charakterystyka i zastosowania przekładni cięgnowych. Podstawowe charakterystyki geometryczne i zasady obliczeń przekładni cięgnowych.

9. Sprzęgła mechaniczne / 2.

Charakterystyka, klasyfikacja i zastosowania sprzęgieł mechanicznych. Rodzaje i zasada działania sprzęgieł: nierozłącznych, sterowanych, samoczynnych i hydrokinetycznych. Zasady wyznaczania momentu nominalnego oraz momentu obliczeniowego sprzęgła. Zasady doboru sprzęgieł. Obciążenia oraz podstawowe zasady obliczania sprzęgieł mechanicznych.

10. Hamulce mechaniczne / 2.

Charakterystyka, klasyfikacja i zastosowania hamulców. Rodzaje oraz zasada działania hamulców: promieniowych, osiowych i specjalnych. Hamulce: klockowe, tarczowe, szczękowe, taśmowe i hydrokinetyczne. Moment hamowania i sposób jego wyznaczania. Podstawowe zasady obliczeń hamulców: geometrycznych, wytrzymałościowych, cieplnych i na zużycie.

11. Podstawy napędu hydrostatycznego / 2.

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. Zasady obliczeń wybranych elementów napędu hydrostatycznego.

12. Połączenia rurowe i zawory / 2.

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

13. Elementy trybologii / 2.

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

14. Czynniki ergonomiczne w budowie maszyn / 2.

Podstawowe kryteria oceny konstrukcji. Bezpieczeństwo jako parametr projektowy. Bezpieczeństwo człowieka w systemach C-T-O. Podstawowe zasady modelowania zagrożeń i niezawodności.

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.

Tematy ćwiczeń / liczba godzin:

1. Projektowanie współbieżne i koncepcyjne. Przykłady obliczeń / 2.

2. Edycja parametrów elementów maszyn w systemach CAD. Przykłady / 2

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

4. Przykłady obliczeń z zakresu połączeń nierozłącznych / 2.

5. Przykłady obliczeń z zakresu połączeń rozłącznych / 2.

6. Przykłady obliczeń elementów podatnych / 2.

7. Przykłady obliczeń wałów i osi. Prawdopodobieństwo uszkodzeń na przykładzie łożysk tocznych / 2.

8. Przykłady obliczeń elementów przekładni zębatej / 2.

9. Przykłady obliczeń elementów przekładni ciernej i cięgnowej / 2.

10. Przykłady obliczeń sprzęgieł mechanicznych / 2.

11. Przykłady obliczeń hamulców mechanicznych / 2.

12. Przykłady obliczeń połączeń przewodów rurowych oraz elementów zaworów / 2.

Ćwiczenia projektowe / Ćwiczenie ilustrowane prezentacjami komputerowymi Power Point w celu przygotowania studenta do samodzielnego wykonania projektu zespołu maszynowego.

Tematy ćwiczeń / liczba godzin:

1. Wykonanie projektu zadanego zespołu maszynowego pod kierunkiem nauczyciela / 6.

Podstawowa:

1. Dietrich M. (red.) - "Podstawy konstrukcji maszyn t. I, t. II i t. III". WNT, Warszawa 1999.

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. - "Napęd hydrostatyczny. Tom I. Elementy i Tom II. Układy". WNT, Warszawa 1995.

Efekt W1: Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie podstawową wiedzę z zakresu projektowania, wytrzymałości zmęczeniowo-kształtowej elementów i zespołów konstrukcyjnych oraz trybologii / K_W13.

Efekt W2: Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu: klasyfikacji, budowy, zastosowania i projektowania połączeń rozłącznych i nierozłącznych oraz elementów podatnych stosowanych w budowie maszyn / K_W13.

Efekt W3: Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie podstawową wiedzę z zakresu: klasyfikacji, budowy, zastosowania oraz projektowania wybranych elementów i zespołów napędowych maszyn, zużycia elementów i zespołów konstrukcyjnych oraz sposobów zapobiegania ich zużyciu / K_W14.

Efekt U1: Student potrafi zaprojektować proste urządzenie mechaniczne z uwzględnieniem unifikacji i obowiązujących norm / K_U23.

Efekt U2: Student potrafi: sklasyfikować, podać budowę, zastosowanie, wykonać niezbędne obliczenia geometryczne oraz wytrzymałościowe połączeń, elementów podatnych stosowanych w budowie maszyn oraz wybranych elementów mechanicznych układów napędowych maszyn / K-U08.

Efekt U3: Student potrafi sformułować problem trybologiczny oraz zinterpretować mechanizm zużycia i sposoby zapobiegania zużyciu powierzchni ciernych / K_U06.

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 i projektu na ocenę pozytywną,

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

d) projekt jest zaliczany na podstawie średniej z ocen cząstkowych, na które składa się ocena: wykonanego zadania, wykonanej dokumentacji projektowej oraz sposobu realizacji,

e) warunek konieczny do zaliczenia przedmiotu: pozytywne oceny z ćwiczeń, kolokwium, zaliczenia projektu 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 U3 sprawdzane są na ćwiczeniach rachunkowych, podczas zaliczania zadania domowego (projektu) i zadań dodatkowych oraz na egzaminie.