Podstawy Projektowania Inżynierskiego Wprowadzenie

Prezentacja na temat: "Podstawy Projektowania Inżynierskiego Wprowadzenie"— Zapis prezentacji:

1 Podstawy Projektowania Inżynierskiego Wprowadzenie
P o l i t e c h n i k a O p o l s k a Wydział Inżynierii Produkcji i Logistyki Instytut Innowacyjności Procesów i Produktów Podstawy Projektowania Inżynierskiego Wprowadzenie Prowadzący: dr inż. Piotr Chwastyk

2 Literatura Dietrich M., red.: Podstawy konstrukcji maszyn. t. I-III, WNT 1995,1999 lub wydanie starsze. Dietrych J.: System i konstrukcja, WNT 1985. Dietrych J., Kocańda S., Korewa W.: Podstawy konstrukcji maszyn. PWN 1982. Skarbiński M.: Technologiczność konstrukcji maszyn. WNT 1977. Puff T., Sołtys W.: Podstawy technologii montażu maszyn i urządzeń. WNT 1980. Szewczyk K.: Połączenia gwintowe. PWN 1991. Jakubiec M., Lesiński., Czajkowski H.: Technologia konstrukcji spawanych. WNT 1987. Osinski Z., Bajon W., Szucki T.: Podstawy konstrukcji maszyn. PWN 1985. Knosala R., Gwiazda A., Baier A., Gendarz P.: Podstawy konstrukcji maszyn. Przykłady obliczeń. WNT 2000. Cykl tematyczny Podstawy konstrukcji maszyn. PWN: • Osinski Z., Wróbel J.: Teoria konstrukcji maszyn. • Kocanda S., Szala J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych. • Szewczyk K.: Połączenia gwintowe. • Krzeminski-Freda H.: Łożyska toczne. • Dabrowski Z., Maksymiuk M.: Wały i osie. • Lawrowski Z.: Technika smarowania. • Dziama A., Michniewicz M., Niedźwiedzki A.: Przekładnie zębate. • Osinski Z.: Sprzęgła i hamulce.

3 Celem konstruowania jest tworzenie nowych obiektów technicznych.
Proces konstruowania Celem konstruowania jest tworzenie nowych obiektów technicznych. Konstrukcja jest to zapis techniczny, sporządzony w takiej formie, aby umożliwiła wytwarzanie wyrobów w danych warunkach procesu produkcyjnego. Konstrukcję uzyskuje się przez szereg kolejnych przybliżeń do koncepcji. Proces konstruowania jest procesem ciągłym, realizowanym etapami. Przy realizacji każdego następnego etapu trzeba liczyć się z tym, że będzie etap następny, należy też pamiętać, że były etapy poprzednie

4 Następnie należy określić możliwości realizacji. (Ograniczenia)
Proces konstruowania Wstępnym etapem konstruowania jest konkretyzacja potrzeby lub potrzeb, które muszą być spełnione. (Cel) Następnie należy określić możliwości realizacji. (Ograniczenia) Są to czynniki kontrowersyjne. Taka sytuacja wymaga aby efekt konstruowania wynikał z kompromisu. W procesie konstruowania należy rozstrzygać problemy techniczne, ekonomiczne i społeczne, związane z formułowaniem, wyborem i realizacją potrzeb, a także z odpowiednim tworzeniem i podziałem środków stwarzających możliwości realizacji potrzeb.

5 Proces konstruowania Do sformułowania zadania konstrukcyjnego powinno doprowadzić badanie potrzeb i możliwości oraz analiza marketingowa. Realizując zadanie konstrukcyjne należy doprowadzić do pewnej jego idealizacji. Oznacza to stworzenie możliwie prostego, ale jeszcze dostatecznie wiernego opisu konstruowanej maszyny tzn. należy stworzyć pewien model maszyny. Do budowy tego modelu należy wykorzystać całą dostępną wiedzę, a także doświadczenia innych zawarte w zbudowanych już maszynach, czyli całą tradycję konstrukcyjną. Model ten następnie podlega badaniu.

6 Ogólny schemat procesu konstruowania
Proces konstruowania Ogólny schemat procesu konstruowania

7 Schemat procesu konstruowania
Proces konstruowania Schemat procesu konstruowania

8 Kryteria oceny konstrukcji
Warianty opracowanych konstrukcji ocenia się na podstawie różnych kryteriów. Do typowych kryteriów uznawanych za kryteria podstawowe zaliczamy: Kryterium bezpieczeństwa – opracowana konstrukcja nie może stwarzać zagrożenia. Maszyny, które uznawane są za niebezpieczne w wielu krajach są pod specjalną kontrolą państwowych dozorów technicznych opracowujących przepisy dotyczące bezpieczeństwa. Podobne zadania spełniają też instytucje ubezpieczeniowe.

9 Kryteria oceny konstrukcji
Kryterium niezawodności – jest ściśle związane z kryterium bezpieczeństwa. Uszkodzenie maszyny powoduje straty związane z jej naprawą a także straty spowodowane z unieruchomieniem jej, co wiąże się z niewykonaniem zadania. Czasami skutkiem uszkodzenia maszyny jest zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi. Awaria jednej maszyny może pociągać za sobą unieruchomienie całego układu maszyn współpracujących z nią. Zawodność maszyn powoduje duże straty materialne, jest źle odbierana przez użytkownika co może doprowadzić do braku zaufania do sprzedawcy i producenta. Kryterium masy – w wielu maszynach o jakości w znacznym stopniu decyduje masa (np. samoloty). Zbyt duża masa to nadmierne zużycie energii, konieczność zastosowanie większych i mocniejszych silników, zmniejszenie parametrów eksploatacyjnych, duża materiałochłonność, itp..

10 Kryteria oceny konstrukcji
Kryterium ekonomiki eksploatacji – wiąże się z kosztami zaopatrzenia maszyny w energię lub źródła energii (paliwa), z kosztami obsługi, konserwacji i naprawy, a wreszcie z kosztami jej przechowywania. Należy więc konstruować maszyny, aby koszty jej eksploatacji były jak najmniejsze. Kryterium technologiczności – maszyna powinna być możliwie łatwa do wykonania, a jej produkcja możliwie tania. Konstruktor musi przewidzieć proces produkcji poszczególnych elementów maszyny i sposób jej montażu. To wszystko zależy od możliwości produkcyjnych fabryki, od posiadanego parku maszynowego i kwalifikacji załogi. Kryterium to tym większe znaczenie, im w większej serii ma być produkowana maszyna. Drobne uproszczenie procesu technologicznego zastosowane w wielu egzemplarzach przynosi duże efekty ekonomiczne.

11 Kryteria oceny konstrukcji
Kryterium ergonomii i estetyki – maszyny są konstruowane dla ludzi, dlatego ich konstrukcja powinna być dla nich przyjazna, łatwa i nie męcząca. Powinna być opracowana z uwzględnieniem możliwości fizycznych człowieka, zasięgu jego rąk, zdolności postrzegania i rejestrowania sygnałów. Obsługiwanie maszyny powinno wymagać jak najmniej ruchów, a wszystkie wskaźniki, łatwo zauważalne i rozróżnialne, powinne znajdować się w polu widzenia osoby obsługującej. Pozycja przy obsłudze powinna zapewniać odpowiednią wygodę a otoczenie powinno być estetyczne i ciche oraz wolne od drgań tak , aby ograniczyć niekorzystne oddziaływanie maszyny na człowieka. Kryterium ekologiczne – produkcja i eksploatacja maszyn wiąże się z zagrożeniami dla środowiska naturalnego. Konieczne jest takie konstruowanie maszyn, aby negatywne efekty ich eksploatacji minimalizować. Kryterium w dobie globalizacji staje się coraz bardziej istotne.

12 Kryteria oceny konstrukcji
To nie są jedyne kryteria. Zwykle konstrukcję ocenia się z punktu widzenia wszystkich kryteriów, które mogą odgrywać mniejszą lub większą rolę. O wadze poszczególnych kryteriów decyduje konstruktor na podstawie np. badań marketingowych i w zależności od tej decyzji dokonuje wyboru optymalnego wariantu rozwiązania konstrukcyjnego. Wszystkie kryteria bezpośrednio lub pośrednio wiążą się z oceną ekonomiczną konstrukcji. Z jednej strony mamy koszty jej produkcji, eksploatacji, koszty napraw i remontów oraz ewentualnych wypadków. Z drugiej strony mamy zyski jakie osiągniemy z jej użytkowania lub jej sprzedaży. O ostatecznej ocenie konstrukcji decydują prawa rynku, chociaż nie wyłącznie.

13 Normalizacja i unifikacja
Zmiana skali produkcji z jednostkowej na seryjną aż do masowej zrodziło potrzebę zamienności części. Potrzebę tę można zaspokoić tylko wtedy, kiedy seryjnie produkowane części będą jednorodne, przynajmniej w takim stopniu aby można było wmontować je do każdego egzemplarza wyrobu. Dla uzyskania takiego stopnia jednorodności stworzono pewne przepisy prawne, który powinna być podporządkowana produkcja. Zbiór tych przepisów prawnych nazywany jest normami, a proces ich tworzenia normalizacją. Zamienność części jest głównym, ale nie jedynym celem normalizacji. Obecnie do zadań normalizacji należy m.in. Ujednolicanie pojęć, nazw i symboli, ujednolicanie metod obliczeń, badań, wykonania i kontroli, określenie warunków przechowywania, dostawy, odbioru itp.

14 Zalety normalizacji: Wady normalizacji:
Normalizacja i unifikacja Zalety normalizacji: skrócenie czasu projektowania, wykonania i napraw, osiąganie wysokiej jakości wyrobów, zwiększenie niezawodności maszyn Wady normalizacji: ograniczenie wyboru wymiarów tylko do wartości znormalizowanych co powoduje straty materiału, ograniczenie inwencji konstruktora w zakresie poszukiwania nowych rozwiązań.

15 Normalizacja i unifikacja
Rodzaje norm: normy międzynarodowe – ustalane przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO). Podporządkowanie się tym normom na terenie danego państwa musi być poprzedzone odpowiednim aktem prawnym, normy państwowe – opracowywane są przez narodowe komitety normalizacyjne i obowiązują na terenie danego państwa. W Polsce twórcą tych norm jest Polski Komitet Normalizacyjny Polskie normy państwowe są oznaczane literami PN. Od czasu przystąpienia Polski do Unii Europejskiej, Polskie Normy są tworzone przede wszystkim na podstawie tłumaczenia i zatwierdzania norm europejskich i światowych ISO, przyjmując oznaczenie PN EN lub PN ISO. Normy tłumaczone i zatwierdzone przez Polski Komitet Normalizacyjny mają taki sam status jak normy w języku oryginału. normy branżowe – ustalane były przez ministrów lub powoływane przez nich komitety. Obowiązywały na terenach zakładów danej branży. Oznaczano je symbolem BN. Od r normy te są stopniowo likwidowane. normy zakładowe – ustalane są przez dyrektorów zakładów lub powołane przez nich zespoły. Obowiązują jedynie na terenie jednego lub kilku zakładów. Oznaczane są symbolami ZN. W Polsce stosowanie Polskich Norm jest dobrowolne, jednak ministrowie mogą wprowadzić obowiązek stosowania normy.

16 Normalizacja i unifikacja
Unifikacja polega na tworzeniu pewnego szeregu części, zespołów lub całych maszyn o jednakowym przeznaczeniu, lecz innych parametrach (wymiarach, mocy, wydajności itp.). Unifikacja daje ogromne oszczędności dzięki ograniczeniu liczby wyrobów i stworzeniu możliwości ich produkowania w wyspecjalizowanych zakładach. Unifikacja pozwala na skrócenie czasu konstruowania maszyn. Istnieją niektóre rodzaje maszyn, które łatwo można poddać unifikacji np. konstrukcje nośne przenośników, wieże i wysięgniki żurawi, które mogą przybierać różne długości w zależności od liczby i długości sekcji. W konstrukcjach wielu maszyn stosuje się tzw. metodę klockową (modułową). Polega ona na budowaniu maszyn z typowych zunifikowanych samodzielnych zespołów, które zestawiane w różny sposób dają w efekcie maszyny o różnych zastosowaniach.