teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2016/2017

< >

Teoria maszyn i podstawy automatykisemestr zimowy 2016/2017

dr inż. Sebastian Korczak

Politechnika WarszawskaWydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Instytut Podstaw Budowy MaszynZakład Mechaniki

http://www.ipbm.simr.pw.edu.pl/

< >

Teoria maszyn i podstawy automatyki

semestr zimowy 2016/2017

inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika

wykład: 30 godzin

projekt: 15 godzin

ECTS: 2+2

Typ zaliczenia: E / Z1

< >

Teoria maszyn i podstawy automatyki

semestr zimowy 2016/2017

inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika

wykład: 30 godzin

projekt: 15 godzin

ECTS: 2+2

Typ zaliczenia: E / Z1

Warunek dopuszczenia do egzaminu:zaliczenie zajęć projektowych na ocenę co najmniej dostateczną

< >

Teoria maszyn i podstawy automatyki

semestr zimowy 2016/2017

inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika

wykład: 30 godzin

projekt: 15 godzin

ECTS: 2+2

Typ zaliczenia: E / Z1

Warunek dopuszczenia do egzaminu:zaliczenie zajęć projektowych na ocenę co najmniej dostateczną

Warunek zaliczenia zajęć projektowych:Oddanie i przyjęcie przez prowadzącego grupę wszystkich projektóworaz uzyskanie co najmniej dostatecznej oceny końcowej

< >

Teoria maszyn i podstawy automatyki

semestr zimowy 2016/2017

inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika

wykład: 30 godzin

projekt: 15 godzin

ECTS: 2+2

Typ zaliczenia: E / Z1

Zasady-studiowania-na-wydziale-SiMR-w-roku-akademickim-2016-2017

“Terminem ustalenia oceny zaliczenia przedmiotu typu „Z1” jestostatni dzień sesji egzaminacyjnej danego semestru”

< >

Teoria maszyn i podstawy automatyki

semestr zimowy 2016/2017

inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika

wykład: 30 godzin

projekt: 15 godzin

ECTS: 2+2

Typ zaliczenia: E / Z1

Zasady-studiowania-na-wydziale-SiMR-w-roku-akademickim-2016-2017

“Zaliczenie wchodzących w skład przedmiotu typu „E” ćwiczeńlaboratoryjnych lub projektowych może być honorowane w latachnastępnych na podstawie decyzji osoby odpowiedzialnej zaprzedmiot.”

< >

Teoria maszyn i podstawy automatyki

semestr zimowy 2016/2017

inżynieria pojazdów elektrycznych i hybrydowych / mechatronika

wykład: 30 godzin

projekt: 15 godzin

ECTS: 2+2

Typ zaliczenia: E / Z1

Zasady-studiowania-na-wydziale-SiMR-w-roku-akademickim-2016-2017

“Zaliczenie wchodzących w skład przedmiotu typu „E” ćwiczeńlaboratoryjnych lub projektowych może być honorowane w latachnastępnych na podstawie decyzji osoby odpowiedzialnej zaprzedmiot.”

UWAGA: osoby z zaliczonym projektem w roku akademickim 2015/2016 muszą zgłosić to na pierwszych zajęciach prowadzącemu grupę.

< >

Harmonogram zajęć06.10.2016 – wykład 113.10.2016 – wykład 220.10.2016 – wykład 327.10.2016 – wykład 403.11.2016 – wykład 510.11.2016 – zajęcia zgodnie z planem piątkowym17.11.2016 – wykład 624.11.2016 – wykład 701.12.2016 – wykład 808.12.2016 – wykład 915.12.2016 – wykład 1022.12.2016 – wykład 1123.12 – 1.01 – przerwa świąteczna05.01.2017 – wykład 1212.01.2017 – wykład 1319.01.2017 – wykład 1426.01.2017 – wykład 1530.01 – 10.02 – sesja zimowa

< >

ZAJĘCIA PROJEKTOWE

rozpoczną się najwcześniej 7.11.2016

informacja i harmonogramwykład, strona www, tablica koło pokoju 2.8

< >

EGZAMIN

Egzamin pisemny sprawdzający wiedzę i umiejętności zdobyte na wykładzie.

< >

OCENA OSTATECZNA Z PRZEDMIOTU

ocena_końcowa=ocena_z_projektu+ocena_z_egzaminu

2

< >

Kontakt:dr inż. Sebastian Korczakpokój: 2.8be-mail: sebastian.korczak@simr.pw.edu.plkonsultacje: wtorki 10:00-11:00, czwartki 12:00-13:00strona z prezentacjami i materiałami: http://myinventions.pl/dydaktyka/

< >

BHP

< >

PROGRAM WYKŁADU

1. Mechanizmy – ruchliwość, prędkości i przyspieszenia, dynamika.2. Dynamika maszyn – równanie ruchu, koło zamahowe.3. Podstawowe obiekty automatyki i ich charakterystyki.4. Schematy blokowe.5. Regulatory.6. Stabilność.

szczegółowy program: strona internetowa, tablica

< >

PROGRAM ZAJĘĆ PROJEKTOWYCH

< >

LITERATURA

1. T. Kołacin „Podstawy teorii maszyn i automatyki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2005.

2. A. Olędzki „Podstawy teorii maszyn i mechanizmów” WNT Warszawa 1987.

3. Z. Parszewski „Teoria maszyn i mechanizmów” WNT Warszawa.

4. M. Żelazny „Podstawy automatyki” Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

5. T. Kołacin, A. Kosior: Zbiór zadań do ćwiczeń z podstaw automatyki i teorii maszyn, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1990.

6. D. Holejko, W. Kościelny, W. Niewczas: Zbiór zadań z podstaw automatyki, WPW, Warszawa.

< >

ZWIĄZKI Z INNYMI PRZEDMIOTAMI

mechanika ogólna Irównania różniczkowemechanika ogólna II

symulacja układów dynamicznychsystemy automatyki

teoria ruchu pojazdów elektrycznychprojektowanie napędów

< >

SPOSÓB UCZENIA SIĘ

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 19

Wykład 1

pary kinematyczne, mechanizmy,ruchliwość, więzy bierne

Licencja: tylko do edukacyjnego użytku studentów Politechniki Warszawskiej.

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 20

Maszyna, mechanizm

Maszyna – (w znaczeniu technicznym) urządzenie zawierające mechanizm lub zespół współdziałających mechanizmów, służące do przetwarzania energii albo do wykonywania określonej pracy (słownik języka polskiego PWN).

Mechanizm – zbiór elementów (ogniw, członów), które są ze sobą połączone i służą do zamiany wejściowego ruchu lub siły na pożądany wyjściowy ruch lub siłę.

źródło: wikipedia.org, The Boulton & Watt Steam Engine, 1784

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 21

Części maszyn

Przekładnie zębate

Przekładnie pasowe

Przekładnie łańcuchowe

Mechanizmy krzywkowe

źródło: https://en.wikipedia.org

pręty hamulce sprzęgła złącza

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 22

Części maszyn

Przekładnie zębate

Przekładnie pasowe

Przekładnie łańcuchowe

Mechanizmy krzywkowe

źródło: https://en.wikipedia.org

pręty hamulce sprzęgła złącza

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 23

Elementy mechanizmów

Elementy sztywne – opisane punktami materialnymi bądź bryłami sztywnymi (mechanika ogólna).

Elementy odkształcalne – sprężyny, liny, paski, powietrze, olej itd.

człon = część = element = segment = łącznik = ogniwo

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 24

Stopnie swobody

punkt materialny (2D) bryła sztywna (2D)

bryła sztywna (3D)punkt materialny (3D)

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 25

Stopnie swobody

2 st. swob.

3 st. swob.

3 st. swob.

6 st. swob.

punkt materialny (2D) bryła sztywna (2D)

bryła sztywna (3D)punkt materialny (3D)

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 26

Pary kinematyczne i łańcuchy kinematyczne

Para kinematyczna – ruchome połączenie dwóch sztywnych elementów wywołujące ograniczenia ruchu względnego między nimi.

Łańcuch kinematyczny – połączenie co najmniej dwóch par kinematycznych.

Podstawa – nieruchomy człon mechanizmu.

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 27

Pary kinematyczne (3D)

+ =

niepołączone

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 28

Pary kinematyczne (3D)

+ =

6 st. swob. 6 st. swob. razem: 12 st. swob.

W ruchu względnym: 6 st. swob.

niepołączone

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 29

Pary kinematyczne (3D)

+ =

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 30

Pary kinematyczne (3D)

+ =

6 st. swob.

6 st. swob.

W ruchu względnym: 1st. swob.

Jako całość: 7st. swob.

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 31

Pary kinematyczne (3D)

klasa V

obrotowe

= 6 - 1

postępowa śrubowa

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 32

Pary kinematyczne (3D)

klasa IV

walcowa

= 6 - 2

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 33

Pary kinematyczne (3D)

klasa III = 6 - 3

kulista

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 34

Pary kinematyczne (3D)

klasa II = 6 - 4

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 35

Pary kinematyczne (3D)

klasa I = 6 – 5

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 36

Pary kinematyczne (2D)

klasa I, klasa II → nie możliwe w 2D

klasa III → bryła swobodna w 2D

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 37

Pary kinematyczne (2D)

klasa V

obrotowa

= 6 - 1

postępowa

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 38

Pary kinematyczne (2D)

klasa IV = 6 - 2

krzywka

popychacz

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 39

Pary kinematyczne

Para niższa – kontakt powierzchniowy

Para wyższa – kontakt punktowy bądź liniowy

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 40

Pary kinematyczne

Para zamknięta – zachowanie kontaktu poprzez geometrię

Para otwarta – kontakt zachowany z użyciem dodatkowej siły

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 41

Pary kinematyczne

Para zamknięta – zachowanie kontaktu poprzez geometrię

Para otwarta – kontakt zachowany z użyciem dodatkowej siły

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 42

Wielokrotne pary kinematyczne

1

2

3

2 człony → 1 para kinematyczna3 człony → 2 para kinematyczna…...

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 43

Mechanizmy - przykłady

czworobok przegubowy

a

d

b

c

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 44

Mechanizmy - przykłady

czworobok przegubowy

a+b ⩽ c+d

a

d

b

c

Warunki Grashof'a:

Mechanizmdwukorbowy

b - najkrótszy

b+c ⩽ a+d

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 45

Mechanizmy - przykłady

czworobok przegubowy

a+b=c+da

d

b

c

Mechanizm dwukorbowy współbieżny

a=c

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 46

Mechanizmy - przykładyczworobok

przegubowy

a+d<b+c

a

d

b

c

Warunek Grashof'a:

Mechanizm korbowo-wahaczowy

a - najkrótszy

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 47

Mechanizmy - przykładyczworobok

przegubowy

a+d>b+c

a

d

b

c

Mechanizm dwuwahaczowy

d - najkrótszy

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 48

Mechanizmy - przykłady

korbowód

tłok

korba

Ruch posuwisto-zwrony

Mechanizm korbowo-wodzikowy

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 49

Mechanizmy - przykłady

Scotch yoke

Ruch harmoniczny

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 50

Mechanizmy - przykłady

rkorba

jarzmo

Mechanizm jarzmowy

kamień

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 51

Mechanizmy - przykłady

Mechanizm „slotted lever”

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 52

Mechanizmy - przykłady

Mechanizm „slotted lever”

wolniejszybciej

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 53

Mechanizmy - przykłady

Mechanizm szybkiego powrotu Whitworth'a

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 54

Mechanizmy - przykłady

Mechanizm szybkiego powrotu Whitworth'a

wolniej szybciej

< >

Mechanizmy - przykłady

czworobok przegubowy -zastosowanie

source: http://en.wikipedia.org/wiki/Pantograph

Pantograf

< >

Mechanizmy - przykłady

źródło: http://en.wikipedia.org/wiki/Double_wishbone_suspension

Zawieszenie dwuwahaczowe

czworobok przegubowy -zastosowanie

< >

Mechanizmy - przykładyczworobok przegubowy -

zastosowanie

http://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle_suspension

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Watt%27s_linkage

Mechanizm Watt'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Watt%27s_linkage

Mechanizm Watt'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Chebyshev_linkage

Mechanizm Chebyshev'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Peaucellier%E2%80%93Lipkin_linkage

Mechanizm Peaucellier–Lipkin'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Scott_Russell_linkage

Mechanizm Scott-Russell'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Hoeckens_linkage

Mechanizm Hoeckens'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Sarrus_linkage

Mechanizm Sarrus'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Linkage_(mechanical)

Pięciobok przegubowy

< >https://en.wikipedia.org/wiki/Chebyshev%27s_Lambda_Mechanism

Mechanizmy - przykłady

Mechanizm Lambda Chebyshev'a

< >https://en.wikipedia.org/wiki/Chebyshev%27s_Lambda_Mechanism

Mechanizmy - przykłady

Mechanizm Lambda Chebyshev'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Jansen%27s_linkage

Mechanizm Jansen'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Jansen%27s_linkage

Mechanizm Jansen'a

< >

Mechanizmy - przykłady

http://en.wikipedia.org/wiki/Klann_linkage

Mechanizm Klann'a

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 71

Ruchliwość łańcucha kinematycznego

Ruchliwość – liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy

Wzory strukturalne (Chebychev–Grübler–Kutzbach)

(3D) F=6N− p1− 2 p2− 3 p3− 4 p4− 5 p5

N− liczba elementów ruchomych

pi − liczba par kinematycznych i-tej klasy

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 72

Ruchliwość łańcucha kinematycznego

Ruchliwość – liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy

Wzory strukturalne (Chebychev–Grübler–Kutzbach)

(3D) F=6N− p1− 2 p2− 3 p3− 4 p4− 5 p5

(2D) F=3N− p4− 2 p5

N− liczba elementów ruchomych

pi − liczba par kinematycznych i-tej klasy

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 73

Ruchliwość łańcucha kinematycznego

Ruchliwość – liczba stopni swobody mechanizmu względem podstawy

Wzory strukturalne (Chebychev–Grübler–Kutzbach)

(3D) F=6N− p1− 2 p2− 3 p3− 4 p4− 5 p5

(2D) F=3N− p4− 2 p5

N− liczba elementów ruchomych

pi − liczba par kinematycznych i-tej klasy

F >= 1 – mechanizm z możliwością ruchu

F < 1 – mechanizm zablokowany alboruchomy z więzami biernymi

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 74

Wyznacznie ruchliwości – przykład

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 75

Wyznacznie ruchliwości – przykład

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 76

Wyznacznie ruchliwości – przykład

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 77

Wyznacznie ruchliwości – przykład

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 78

Wyznacznie ruchliwości – przykład

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 79

Wyznacznie ruchliwości – przykład

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 80

Wyznacznie ruchliwości – przykład

F = 0 Zablokowany?

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 81

Wyznacznie ruchliwości – przykład

F = 0 zablokowany? Nie! To więzy bierne!

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 82

Wyznacznie ruchliwości – przykład

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 83

Wyznacznie ruchliwości – przykład

F = 1

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 84

Wyznacznie ruchliwości – przykład

Kulisty mechanizm przegubowy(Przegub Cardana, przegub krzyżakowy, sprzęgło wyhylne,

universal joint, Hooke, Hardy Spicer)

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 85

Wyznacznie ruchliwości – przykład

Przegub dwukrzyżakowy

< > 6.10.2016 TMiPA, Wykład 1, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 86

Materiały dodatkowe

http://507movements.com/