P

P

o

o

l

l

i

i

t

t

e

e

c

c

h

h

n

n

i

i

k

k

a

a

W

W

a

a

r

r

s

s

z

z

a

a

w

w

s

s

k

k

a

a

W

W

y

y

d

d

z

z

i

i

a

a

ł

ł

M

M

e

e

c

c

h

h

a

a

t

t

r

r

o

o

n

n

i

i

k

k

i

i

P

P

O

O

D

D

S

S

T

T

A

A

W

W

Y

Y

K

K

O

O

N

N

S

S

T

T

R

R

U

U

K

K

C

C

J

J

I

I

U

U

R

R

Z

Z

Ą

Ą

D

D

Z

Z

E

E

Ń

Ń

P

P

R

R

E

E

C

C

Y

Y

Z

Z

Y

Y

J

J

N

N

Y

Y

C

C

H

H

P

P

R

R

O

O

J

J

E

E

K

K

T

T

1

1

M

M

O

O

D

D

U

U

Ł

Ł

S

S

T

T

O

O

L

L

I

I

K

K

A

A

L

L

I

I

N

N

I

I

O

O

W

W

E

E

G

G

O

O

O

O

p

p

r

r

a

a

c

c

o

o

w

w

a

a

ł

ł

:

:

d

d

r

r

i

i

n

n

ż

ż

.

.

W

W

i

i

e

e

s

s

ł

ł

a

a

w

w

M

M

o

o

ś

ś

c

c

i

i

c

c

k

k

i

i

W

W

a

a

r

r

s

s

z

z

a

a

w

w

a

a

2

2

0

0

1

1

1

1

/

/

2

2

0

0

1

1

2

2

Projekt 1

Temat:

MODUŁ STOLIKA LINIOWEGO

Zaprojektować moduł stolika liniowego z napędem ręcznym (rys. 1).

Zespół jest przeznaczony do laboratoriów badawczych oraz dydaktycznych
jako uniwersalne wyposażenie wykorzystywanych tam stanowisk. W
zależnoś-ci od konfiguracji połączonych ze sobą stolików mogą być one
stosowane do dokładnego pozycjonowania, m. in. układów optycznych
(zwierciadeł, pryzma-tów, zintegrowanych układów soczewek, itp.) o różnej
wielkości i masie, pró-bek przeznaczonych do badań np. mikroskopowych lub
dowolnych elementów wymagających regulacji położenia na płaszczyźnie
(manipulator XY).

Wymagania techniczne:

- mechanizm powinien realizować ruch liniowy w zakresie L - od 5-25

mm - według danych indywidualnych,

- wymiary ruchomej roboczej powierzchni (blatu) mechanizmu a x b - od

40x25 do 75x75 (rys. 1) - według danych indywidualnych,

- zapewnić możliwość mocowania elementów do powierzchni roboczej

(blatu) stolika,

- stolik

może być obciążony zgodnie ze schematem z rysunku 2.

Wartości sił F, F

1

i F

2

- według danych indywidualnych,

Przyjąć, że obciążenie stolika w danej chwili stanowią: tylko jedna z sił
F oraz siła F

1

lub siła F

2

, czyli układ sił (F, F

1

) lub (F, F

2

).

- przewidzieć możliwość mocowania modułu do podłoża oraz połączenia

dwóch jednakowych modułów w celu zbudowania manipulatora XY ,

- do realizacji ruchu liniowego karetki zastosować toczną prowadnicę

liniową: pryzmatyczną (P) lub typu "jaskółczy ogon" (J) - według
danych indywidualnych,

- jako

zespół napędowy zastosować gotową głowicę mikrometryczną

GM, dobraną z katalogu,

- zapewnić bezluzowe sprzęgnięcie zespołu napędowego (GM) i

ruchomego ustroju mechanizmu przez docisk obu zespołów z siłą
wystarczającą do poprawnego działania modułu w każdym przypadku
obciążenia,

- przewidywana

wielkość produkcji 1000 sztuk rocznie,

- urządzenie powinno spełniać wymagania oczywiste, jak: odporność na

niewłaściwe użytkowanie, mały koszt, niewielkie wymiary i niewielki
ciężar a także wygoda i bezpieczeństwo obsługi oraz napraw.

- mechanizm ma pracować w pomieszczeniu laboratoryjnym w zakresie

temperatur od +20

0

do +30

0

, przy niewielkim zapyleniu środowiska, itp.

Zakres wykonania

:

1. Założenia konstrukcyjne (część1 projektu P1, P1/1):

a) strona tytułowa projektu: temat, imię i nazwisko, grupa;
b) krótki opis zadania, wymagania techniczne oraz dane indywidualne;
c) schemat konstrukcyjny mechanizmu, opis budowy i zasady działania
d) obliczenia konstrukcyjne i sprawdzające:

01. minimalna długość nieruchomej części prowadnicy liniowej,
02. maksymalna długość separatora, dobrać liczbę oraz średnicę

elementów tocznych,

03. dobrać materiał prowadnic - wykorzystać kryterium wytrzymałoś-

ciowe (wartość nacisków powierzchniowych Hertza) ,

04. obliczyć minimalną siłę niezbędną do przesuwu stolika jako sumę

oporów ruchu oraz siły F

1

z uwzględnieniem współczynnika

bezpieczeństwa 1,3

÷ 1,5,

05. określić wymagania dotyczące sprężyny kasującej luz w połączeniu

stolik - układ napędowy: P

p

, P

k

, f

r

,

2. Opracowanie konstrukcji (część 2 projektu P1, P1/2)

a) Obliczenia konstrukcyjne i sprawdzające: dobrać materiał i

wymiary sprężyny kasującej luz, obliczyć naciski GM - stopka, inne
obliczenia w zakresie uzgodnionym z prowadzącym.

b) Rysunek złożeniowy MSL (minimum format A3) pokazujący budowę

mechanizmu, połączenia i współdziałanie zespołów i elementów
mechanizmu oraz mocowanie głowicy GM;

c) Rysunki konstrukcyjne wskazanych detali (min. 5 części);
d) Rysunek manipulatora XY, pokazujący połączenie modułów

(osobna formatka min. A4);

Forma wykonania pracy:

1. Projekt powinien być opisany zgodnie z podanym wzorem i

umieszczony w koszulce lub kopercie formatu A4.

2. Część opisowa projektu, szkice i obliczenia powinny być wykonane

zgodnie z podanym wzorem, na arkuszach formatu A4,
ponumerowanych i spiętych.

3. Rysunek złożeniowy powinien mieć format nie mniejszy niż A3, zaś

rysunki konstrukcyjne części – nie mniejszy niż A4. Rysunki większe
muszą być złożone do formatu A4.

4. Rysunki 3 części (karetka, prowadnica nieruchoma, blat stolika) będą

wykonywane z wykorzystaniem programu AutoCad. Inne rysunki
mogą być wykonane w ołówku lub w AutoCad-zie.

Obliczanie nacisków powierzchniowych w prowadnicy tocznej

Wzory Hertza

F

n

r

a) element toczny - kulka o promieniu r

P

Hmax

=

3

2

2

2

2

1

2

1

2

max

n

E

1

E

1

r

F

578

,

0

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

+

−

⋅

⋅

ν

ν

b) element toczny wałeczek o promieniu r i długości l:

P

Hmax

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

+

−

⋅

⋅

⋅

2

2

2

1

2

1

max

n

E

1

E

1

l

r

F

564

,

0

ν

ν

przy czym:

ν

1

=

ν

2

= 0,3 – liczba Poissona dla stali,

E

1

= E

2

= 2,1

⋅10

5

MPa - moduł sprężystości stali, materiału

prowadnicy i elementu tocznego,

Rodzaj stali, który powinien być zastosowany na elementy czynne
prowadnicy, jest uzależniony od wartości otrzymanych nacisków p

Hmax

.

Zaleca się stosować materiały na elementy czynne prowadnic nie gorsze niż
podane poniżej:

- gdy p

Hmax

≤ 1500 MPa: stal węglowa konstrukcyjna, np. 55 (C55);

- gdy 1500 < p

Hmax

≤ 2000 MPa: stal narzędziowa, np. NC10, NC11;

- gdy p

Hmax

> 2000 MPa: stal łożyskowa ŁH15 (100Cr6).

Wszystkie te materiały należy ulepszać cieplnie, tzn. hartować i odpuszczać
do uzyskania odpowiedniej twardości (zależnie od gatunku stali w zakresie
około 52÷62 HRC).

Informacje uzupełniające

1. Stolik

może być obciążony tylko jedną z sił F pokazanych na

schemacie a także siłą F

1

oraz F

2

.

2. W

założeniach konstrukcyjnych, stosując zasadę superpozycji, należy

przeanalizować każdy z przypadków działania siły F oraz siły F

w

,

kasującej luz w prowadnicy oraz wyznaczyć maksymalną wartość siły
F

nmax

docisku pojedynczego elementu tocznego i prowadnicy a także

obliczyć największą wartość nacisków powierzchniowych p

Hmax

.

3. Liczbę i średnicę elementów tocznych (kulek) ustalić z warunku

dopuszczalnych nacisków powierzchniowych Hertza. Stosować kulki
łożyskowe wg Katalogu Łożysk Tocznych.

4. Zaleca

się dobranie handlowego koszyczka do prowadzenia

wałeczków w prowadnicy typu "jaskółczy ogon" z katalogu INA
(HW10).

5. Dopuszcza

się stosowanie innych rodzajów prowadnic tocznych, np.

prowadnic walcowych. W takim przypadku zaleca się korzystać z
gotowych zespołów dobranych z katalogu.

6. Do mocowania obiektów przewidzieć na blacie stolika otwory

gwintowane (maksimum 4) o średnicach M2 lub M3 dobrane
odpowiednio do wielkości blatu.

7. Sposób

łączenia stolików, w celu realizacji ruchów XY, przedstawić na

osobnym rysunku (format A4).

8. Jako prowadnice zastosować pryzmatyczną prowadnicę toczną

kulkową (P) lub prowadnicę wałeczkową typu "jaskółczy ogon" – (J).

9. Głowicę GM wrysować na rysunku złożeniowym stolika w widoku tak,

aby pokazać jej położenie i mocowanie.

10. Liczba punktów z projektu P1 jest sumą punktów z założeń

konstrukcyjnych P1/1 - maksymalnie 6 punktów oraz za opracowanie
konstrukcji P1/2 - maksymalnie 10 punktów.

11. Katalogi stolików liniowych i obrotowych oraz głowic mikrometrycznych

można znaleźć pod adresami:

www.mitutoyo.pl

www.sigma-koki.com/english/

www.starrett.com

www.standa.lt

b

a

b

a

b

a

Tabela danych indywidualnych

O

O

z

z

n

n

a

a

c

c

z

z

e

e

n

n

i

i

e

e

s

s

t

t

o

o

l

l

i

i

k

k

a

a

–

–

n

n

u

u

m

m

e

e

r

r

t

t

e

e

m

m

a

a

t

t

u

u

Z

Z

a

a

k

k

r

r

e

e

s

s

r

r

u

u

c

c

h

h

u

u

L

L

[

[

m

m

m

m

]

]

W

W

y

y

m

m

i

i

a

a

r

r

y

y

s

s

t

t

o

o

l

l

i

i

k

k

a

a

a

a

x

x

b

b

[

[

m

m

m

m

x

x

m

m

m

m

]

]

O

O

b

b

c

c

i

i

ą

ą

ż

ż

e

e

n

n

i

i

e

e

[

[

N

N

]

]

F

F

-

-

F

F

1

1

-

-

F

F

2

2

P

P

r

r

o

o

w

w

a

a

d

d

-

-

n

n

i

i

c

c

a

a

MSL-1

5 40x30

20 5 10 P

MSL-2

5 40x30

30 5 15 P

MSL-3

5 40x30

40 5 20 P

MSL-4

5 40x35

30 5 15 P

MSL-5

5 40x35

40 5 20 J

MSL-6

5 40x35

50 5 25 J

MSL-7

10 40x30 30 5 15 P

MSL-8

10 40x35 40 5 20 P

MSL-9

10 40x35 50 5 25 P

MSL-10

10 50x30 30 5 15 P

MSL-11

10 50x35 40 5 20 J

MSL-12

10 50x35 50 5 25 J

MSL-13

15 50x35 40 5 25 P

MSL-14

15 50x35 45 5 20 P

MSL-15

15 50x30 40 5 25 P

MSL-16

15 50x30 45 5 25 P

MSL-17

15 50x30 50 5 25 P

MSL-18

15 50x35 50 5 20 J

MSL-19

20 50x30 50 5 20 P

MSL-20

20 50x30 60 5 20 P

MSL-21

20 50x35 70 10 25 J

MSL-22

20 50x35 60 10 25 J

MSL-23

20 50x50 50 10 25 J

MSL-24

20 50x50 70 10 25 P

MSL-25

25 50x50 60 10 20 P

MSL-26

25 50x50 70 10 20 J

MSL-27

25 50x50 80 10 25 J

MSL-28

25 75x75 60 10 20 J

MSL-29

25 75x75 70 10 25 P

MSL-30

25 75x75 80 10 30 J

Rok akademicki 2011/2012

Rys. 1. Podstawowe wymiary
modułu stolika liniowego

Rys. 2. Siły obciążające MSL

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

PODSTAWY KONSTRUKCJI URZĄDZEŃ PRECYZYJNYCH

(wzór strony tytułowej projektu)

Projekt 1

Temat nr MSL-

Moduł stolika liniowego

Wykonała: Barbara KOWALSKA, gr. 21
Prowadzący: mgr inż. Paweł Markowski

Warszawa 2011/2012

{Wzór wykonania części opisowej projektu}

Projekt 1

Temat:

Moduł stolika liniowego

1. Wprowadzenie:

krótki opis zadania, wymagania techniczne, dane

indywidualne

2. Schemat konstrukcyjny MSL: schemat (szkic konstrukcyjny) oraz opis

budowy i zasady działania (schematem nie jest rysunek złożeniowy).

3. Obliczenia konstrukcyjne i sprawdzające: według zakresu określonego

dla projektu.

Każde obliczenie musi zawierać:

- szkic wyjaśniający, np. układ obciążeń elementu lub tor ruchu

wybranego punktu, położenie elementów do analizy wymiarowej, itp.;

- objaśnienie oznaczeń stosowanych we wzorach;
- wzór ogólny, z którego korzystamy w obliczeniu wraz z podaniem

literatury [1] oraz wzór z podstawionymi wartościami liczbowymi;

- wartości parametrów występujących we wzorze wynikające z

warunków pracy mechanizmu oraz wartości parametrów stałych lub
przyjmowanych w obliczeniu z uzasadnieniem przyjętej wartości;

- wynik obliczenia dla danych dotyczących projektu;
- komentarz do otrzymanego wyniku, np.: z obliczenia wynika, że

naprężenia styczne w drucie sprężyny naciskowej wynoszą

τ = 650 MPa.

Komentarz powinien być następujący:

Jest to wynik poprawny, gdyż dopuszczalne naprężenia na skręcanie dla
drutu sprężynowego stalowego SM (zastosowanego do wykonania
sprężyny) wynoszą k

s

= 800MPa

4. Wykaz

literatury, wg poniższego wzoru:

1. Tryliński W.: Drobne mechanizmy i przyrządy precyzyjne. Podstawy

konstrukcji. Wyd. III, WNT, Warszawa 1978

PODSTAWY KONSTRUKCJI URZĄDZEŃ PRECYZYJNYCH

Regulamin przedmiotu w roku akad. 2011/2012 – semestr 3

1. W semestrze 3 przedmiot PKUP składa się z wykładu (15h) i ćwiczeń

projektowych 1 (30h).

2. Praca w trakcie semestru jest oceniana w punktowej skali ocen.
3. Maksymalna liczba punktów, jaką można uzyskać z poszczególnych elementów

przedmiotu, wynosi:

•

z Projektowania 1

P1

max

= 30 pkt.,

•

z Wykładu

W

max

= 20 pkt.,

• z

całego przedmiotu PKUP

PKUP

s3max

= 50 pkt.

4. Warunkiem zaliczenia przedmiotu PKUP w sem. 3 jest:

•

uzyskanie z Projektowania I nie mniej niż 15,5 pkt.,

•

uzyskanie z zaliczenia wykładu minimum 10,5 pkt.

5. Całkowita liczba punktów PKUP

s3

z przedmiotu PKUP w sem. 3 jest sumą

punktów uzyskanych z projektowania P1 oraz z wykładu W:

PKUP

s3

= P1 +W

6. Ocena z zaliczenia przedmiotu PKUP w sem. 3 jest jedna i zależy od uzyskanej

całkowitej liczby punktów PKUP

s3

, według następującego kryterium:

26 - 30 pkt.

ocena - 3,0

ponad

30 - 35 pkt.

ocena - 3,5

ponad

35 - 40 pkt.

ocena - 4,0

ponad

40 - 45 pkt.

ocena - 4,5

ponad

45 - 50 pkt.

ocena - 5,0

PODSTAWY KONSTRUKCJI URZĄDZEŃ PRECYZYJNYCH

Regulamin ćwiczeń projektowych w roku akademickim 2011/2012 – sem. 3

1. Na

ćwiczenia mogą uczęszczać osoby znajdujące się na listach dziekańskich. Do odrabiania

ćwiczeń zaległych lub awansem należy, w pierwszym tygodniu zajęć, uzyskać zgodę
Dziekana.

2. Obecność na ćwiczeniach jest kontrolowana. Nieusprawiedliwione opuszczenie trzech

ćwiczeń oraz brak postępów w nauce może spowodować, po ostrzeżeniu, wystąpienie do
Dziekana z wnioskiem o skreślenie z listy studentów.

Informację o długotrwałej nieobecności należy przekazać nie później niż w ciągu
pierwszych trzech tygodni jej trwania.

3.

Studenci w czasie zajęć podzieleni są na podgrupy. Przydział do określonej podgrupy
obowiązuje przez cały semestr.

4. Program

zajęć przewiduje wykonanie czterech zadań: dwóch projektów P1 i P2, ćwiczenia z

wykorzystaniem programu AutoCAD oraz zadania badawczego. Zadania te są punktowane
według następującej zasady:

-

Projekt 1:

16 punktów

-

Projekt 2:

8 punktów

-

Ćwiczenie z ACAD-a

2 punkty

-

Zadanie badawcze

4 punkty

5.

Do zaliczenia projektowania niezbędne jest złożenie do oceny: obliczeń, dokumentacji
lub sprawozdania z każdego z zadań oraz uzyskanie nie mniej niż 15,5 pkt.

6. Istotny

wpływ na zaliczenie ma systematyczna praca, tzn. obecność na zajęciach oraz

realizacja zadań zgodnie z podanym harmonogramem.

Brak systematyczności powoduje utratę punktów według następujących zasad:

- spóźnienie na zajęcia: –0,25 pkt.

- każda nieusprawiedliwiona nieobecność: –0,5 pkt.,

-

oddanie zadania (projektu, sprawozdania) po terminie: –1,0 pkt.

7.

Projekty oraz sprawozdania z wykonania zadania badawczego powinny być oddane w ciągu
jednego tygodnia od terminu wyznaczonego w harmonogramie. Po tym terminie projekty i
sprawozdania nie będą przyjmowane.

8. Rysunek

złożeniowy do projektów P1 musi być zatwierdzony przez prowadzącego. Projekty

bez zatwierdzonego rysunku złożeniowego nie będą przyjmowane do oceny.

9. Wyróżniający się studenci mogą uzyskać premię w maksymalnej wysokości 1,0 pkt.
10. W przypadku uzyskania sumy punktów mniejszej niż wymagana (<15,5), zaliczenie

projektowania można uzyskać tylko przez ponowny udział w zajęciach: w następnym roku
akademickim lub - za zgodą Prodziekana d/s Dydaktycznych - w innym trybie.

11. Możliwość zaliczenia projektowania na podstawie oceny z lat ubiegłych należy

uzgodnić na początku semestru (najpóźniej do 15 października) z kierownikiem
projektowania.

12. Sprawy nie ujęte w niniejszym regulaminie są rozstrzygane indywidualnie przez

prowadzących zajęcia w porozumieniu z kierownikiem projektowania.