background image

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

background image

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 (FF

1

) lub (FF

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. 

background image

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

 

 
 

background image

 

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 

background image

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 

 
 
 

background image

 

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 

  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.