Studia Inżynierskie Zaoczne I stopnia
Podstawy Konstrukcji Urządzeń Precyzyjnych
Regulamin ćwiczeń projektowych w roku akademickim 2011/2012 – sem. 3
1.
Na ćwiczenia projektowe mogą uczęszczać osoby znajdujące się na listach
dzie
kańskich. Studenci z rejestracją warunkową, urlopowani lub odrabiający
ćwiczenia tzw. awansem mogą być wpisani na listę grupy po spełnieniu wymagań
ustalonych przez Dziekana (stosowna rejestracja lub/i pozwolenie od Dziekana).
2.
Obecność na ćwiczeniach jest kontrolowana. Nieusprawiedliwione opuszczenie
dwóch zajęć oraz brak postępów w nauce może spowodować, po ostrzeżeniu,
wy
stąpienie do Dziekana z wnioskiem o skreślenie z listy studentów.
3.
Studenci w czasie zajęć podzieleni są na podgrupy. Przydział do określonej
podgrupy obowi
ązuje przez cały semestr.
4.
Program zajęć przewiduje wykonanie dwóch projektów P1 i P2. Zadania te są
punktowane według następującej zasady:
-
Projekt 1 (ZK):
12
punktów
-
Projekt 2 (Dok):
18
punktów
5.
Do zaliczenia projektowania niezbędne jest oddanie projektów do oceny i
uzyskanie nie mniej niż 15,5 punktu.
6.
Rysunek złożeniowy mechanizmu będącego przedmiotem projektu musi być
za
twierdzony przez prowadzącego w terminie wynikającym z harmonogramu.
Projekt bez zatwierdzonego rysunku złożeniowego nie będzie przyjęty do oceny.
7.
Istotny wpływ na zaliczenie projektowania ma systematyczna praca, tzn.,
obecność na zajęciach i terminowość realizacji projektów.
8.
Oddanie projektu nie później niż w wyznaczonym terminie, przy jednoczesnym
bra
ku nieusprawiedliwionych nieobecności, umożliwia prowadzącemu
podwyższenie oceny o 1 punkt.
9.
Dopuszcza się oddanie projektu najwyżej jeden tydzień po wyznaczonym
terminie (do dnia 23.01.2012r) pod warunkiem zatwierdzenia rysunku
złożeniowego zgodnie z pkt. 6 regulaminu.
Po tym terminie projekty nie
będą przyjmowane i jest to jednoznaczne z
oceną niedostateczną z ćwiczeń projektowych.
10.
W okresie od zakończenia zajęć do dnia 23.01.2012 istnieje możliwość kontaktu
z prowadzącym w trybie indywidualnych konsultacji.
11. W przypadku uzyskania oceny niedostatecz
nej, zaliczenie projektowania można
uzyskać tylko przez ponowny udział w zajęciach w następnym roku akademickim
lub -
za zgodą Prodziekana d/s Studiów Zaocznych - w innym trybie.
12.
Możliwość zaliczenia projektowania na podstawie oceny z lat ubiegłych należy
uzgodnić na początku semestru (do końca trzeciego zjazdu włącznie) z
kierownikiem projektowania.
(Bardzo ważne ze względu na zmianę programu w
sem. 3 i 4)
13.
Sprawy nie ujęte w niniejszym regulaminie są rozstrzygane indywidualnie przez
prowa
dzących zajęcia w porozumieniu z kierownikiem projektowania.
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
S
S
t
t
u
u
d
d
i
i
a
a
Z
Z
a
a
o
o
c
c
z
z
n
n
e
e
I
I
n
n
ż
ż
y
y
n
n
i
i
e
e
r
r
s
s
k
k
i
i
e
e
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
P
P
r
r
e
e
s
s
k
k
r
r
y
y
p
p
t
t
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 prze
znaczonych 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
wystarcza
jącą do poprawnego działania modułu w każdym przypadku
obci
ążenia,
- przewidywana wielkość produkcji 500 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/ ZK):
a)
strona tytułowa projektu: temat, imię i nazwisko, grupa;
b)
krótki opis zadania, wymagania techniczne oraz dane indywidualne;
c)
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
bez
pieczeństwa 1,4
1,5,
05. okr
eślić wymagania dotyczące sprężyny kasującej luz w połączeniu
stolik -
układ napędowy: P
p
, P
k
, f
r
,
2. Opracowanie konstrukcji (część 2 projektu P1/Dok)
a) schemat konstrukcyjny mechanizmu, opis budowy i za
sady działania
b) r
ysunek złożeniowy MSL (minimum format A3) pokazujący budowę
mechanizmu, połączenia i współdziałanie zespołów i elementów
mechanizmu oraz mocowanie głowicy GM;
c) rysunki konstrukcyjne wskazanych detali (5
części);
d) o
bliczenia konstrukcyjne i sprawdzające: dobrać materiał i
wymiary sprężyny kasującej luz, obliczyć naciski GM - stopka, inne
obliczenia w zakresie uzgod
nionym z prowadzącym.
e) 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 na
arkuszach formatu A4, ponumerowanych i spiętych.
3.
Rysunek złożeniowy powinien mieć format nie mniejszy niż A3, zaś
rysunki konstru
kcyjne części – nie mniejszy niż A4. Rysunki większe
muszą być złożone do formatu A4.
Obliczenie 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
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
przy czym:
1
=
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 2000 < p
Hmax
< 2500 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
przeanali
zować 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. Liczb
ę 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
g
wintowane (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 pu
nktów 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 U
RZĄDZEŃ PRECYZYJNYCH
Studia Inżynierskie Zaoczne
(wzór strony tytułowej projektu)
Projekt 1
Temat nr MSL-
Moduł stolika liniowego
Wykonała: Barbara KOWALSKA, gr. Z21
Prowadzący: mgr inż. Paweł Markowski
Warszawa 2011/2012
{Wz
ór 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
wybrane
go punktu, położenie elementów do analizy wymiarowej, itp.;
-
objaśnienie oznaczeń stosowanych we wzorach;
-
wzór ogólny, z którego korzystamy w obliczeniu wraz z podaniem
litera
tury [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
na
prężenia styczne w drucie sprężyny naciskowej wynoszą
= 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
Studia Inżynierskie Zaoczne
Regulamin przedmiotu w roku akad. 2011/2012
– semestr 3
1. W semestrze 3 przedmiot PKUP składa się z wykładu (12h) i ćwiczeń
projektowych 1 (15h).
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 I
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
Studia inżynierskie zaoczne, sem. III, rok akademicki 2011/12
HARMONOGRAM ZAJĘĆ
Lp
Data Sala
Rodzaj
zajęć –
liczba.
godz.
Treść zajęć
1. 15.10
703
P
– 2 Sprawy organizacyjne. Wydanie tematu projektu
MSL. Wymagania, zakres obli
czeń. Struktura
mechanizmu. Analiza obciążeń w prowadnicy.
S
iła docisku elementów tocznych. Opory ruchu.
W domu:
bieżące obliczenia
2. 29.10
703
P
– 2 Ustalenie liczby i średnicy elementów tocznych.
Obliczenie sprężyny dociskającej karetkę i GM.
W domu: obliczenia i
wstępny rysunek złoż.
3. 06.11
703
P
– 3 Opracowanie konstrukcji MSL. Określenie siły
docisku ustroju ruchomego i GM.
Dobór GM.
W domu:
rysunek złożeniowy i obliczenia
4. 26.11
703
P
– 2 Oddanie P1: ZK do MSL.
Schemat łączenia modułów. Zatwierdzenie
rysunku złożeniowego. Sprawdzenie nacisków
GM-stopka.
W domu:
rysunki konstrukcyjne części
5. 10.11
703
P
– 2 Zatwierdzenie rysunku złożeniowego.
Rysunki konstrukcyjne części.
6. 17.12
703
P
– 2 Zaliczanie wykładu (termin 1)
Termin oddania projektu P2. Dokumentacja
7. 14.01
703
P
– 2 Zaliczanie projektowania
Zaliczenie wykładu (termin 2)
Prowadzący zajęcia:
dr inż. Jan Jedliński
pok. 617
tel. 234 83 71
e_mail:
j.jedlinski@mchtr.pw.edu.pl
dr inż. Zbigniew Kusznierewicz
pok. 723,
tel. 234 83 46
e_mail:
z.kusznierewicz@mchtr.pw.edu.pl