Факултет инжењерских наука Универзитета у Крагујевцу

ОСНОВИ КОНСТРУИСАЊА- Семинарски рад -

Студенти: Предметни наставник:

Јовић Никола, 163/2011 Проф. др Ненад Марјановић

Јовановић Душан, 205/2011

Крагујевац, 2013.

Факултет инжењерских наука Универзитета у Крагујевцу

Студијски програм: Машинско инжењерство

Основне академске студије

Предмет: Основи конструисања

Школска 2013./2014. год.

Анализа техничког решења играчке за љуљање са точковима

- Семинарски рад из Основа конструисања -

Студенти: Предметни наставник:

Јовић Никола, 163/2011 Проф. др Ненад Марјановић

Јовановић Душан, 205/2011

Крагујевац, 2013.

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

Садржај

стр.

Резиме . . . . . . . . . . . . . 1

1. Увод . . . . . . . . . . . . . 1

2. Опис техничког решења . . . . . . . . . . . . . 2

3. Коментари техничког решења . . . . . . . . . . . . . 4

Закључак . . . . . . . . . . . . . 7

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011 1/11

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

Резиме

У овом раду је описан патент број 4494763, регистрован у Сједињеним Америчким Државама, коју представља дрвену клацкалицу у облику мотоцикла са механизмом за љуљање и покретним точковима, намењен љуљању и транслаторном кретању у напред, симулирајући кретање мотоцикла [1]. Састоји се од тела у облику мотоцикла на коме се налази седло, два точка на које су причврћени лучни ослонци за љуљање. Ова конструкција се разликује од других сличних конструкција због могућности праволинијског кретања у напред. Ради остварења транслаторног кретања, предњи точак је покретан, док је задњи точак непокретан и служи за ограничавање забачаја у назад.

Кључне речи: Играчка , мотоцикл, љуљање

1. Увод

Патент број 4494763, регистрован у САД, представља дрвену клацкалицу у облику мотоцикла са лучним ослонцима који омогућавају љуљање, и покретним точком за кретање у напред за децу узраста од две до осам година старости [1]. Осим за кућну употребу, он се може користити и у дечијим парковима за играње, играоницама, као и у спољним условима због карактеристичне конструкције. Постоји доста различитих играчака које се састоје од централног елемента, на коме се налази седло, причвршћеног на два лучна ослонца са леве и десне стране, а ова се разликује у томе што има два точка прикачена на тело макете мотоцикла. Предњи точак омогућава краткорочно кретање у напред, и тиме симулира кретање мотоцкила. Два лучна ослонца повезана на точкове омогућавају љуљање направе. Задњи точак, који је статичан, спречава претеран забачај у назад, чиме се отклања могућност пада на леђа са конструкције и евентуалне повреде. Због транслаторног кретања, напони који делују у овој икрачки су већи од напона у сличним играчкама без транслаторног кретања, и самим тим конструкција мора бити чвршћа, тиме и сигурнија. Због величине појединачних компоненти, опасност од повреде је минимална, јер дете не може прогутати делове. Кинематика овог уређаја омогућава веће уживање од конкурентних конструкција које немају транслаторно кретање. Већина ове конструкције је сачињена од дрвета, те је купци могу модификовати (фарбати, додавати нове компоненте завртњима) тако да задовољава њихове специфичне потребе. Конструкција се са лакоћом може расклопити и склопити, те је преносивост и лакоћа монтирања на високом нивоу.

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011 2/11

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

2. Опис техничког решења

Конструкција намењена клацкању састоји се од три основна подсклопа, и то од:

1. Тела модела мотоцикла 2. Два лучна ослонца повезана са две дрвене осовине кружног пресека3. Поктретног точка

Принцип рада овог патента се заснива на обртном кретању ослонаца у облику лука (сл. 1, ставка 15), на обртном кретању предњег точка (сл. 1, ставка 27), и на стационарном задњем точку, који обезбеђује сигурност од пада на леђа (сл. 1, ставка 28). Лучни ослонци представљају одсечак кружнице радијуса од 1,2 m до 1,5 m, и угао на врху је око 60°. Осцилаторно кретање (љуљање) се остварује забацивањем тела у назад (сл.1, ставка 2), самим тим и конструкције, у назад, услед чега ће се јавити реакција система, и систем ће почети да иде у напред (у позитивном математичком смеру, сл.1, ставка 3). Када конструкција дође до левог максимума (амплитуде), предњи точак остварује контакт са подлогом, и тиме се започиње транслаторно кретање у напред. У другом екстремном случају, задњи (статички) точак ступа у контакт са подлогом и тиме врши превенцију даљег нагињања из сигурносних разлога. Предњи точак је спојен са лучним ослонцима путем два правоугаоног профила, закошеним под углом од 90° на оба краја у супротном смеру (сл. 1, ставка 34). Спој профила и точка остварен је са једном завртањском везом, док је спој профила и лучног ослонца остварен са две завртањске везе (сл. 1, ставка 36). Ноге се наслањају на наслон (сл. 1, ставка 24), а седи се на седишту (сл. 1, ставка 23). Рукохвати (сл. 1, ставка 26) помажу при преносу силе на ослонце ради започињања кретања.

Слика 1. Изглед готове конструкције

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011 3/11

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

На слици број 2 је приказан начин кретања конструкције где:

а) конструкција врши обртно кретање око осе која се налази на подлози испод левог краја лучног ослонца

б) транслаторно кретање помоћу обртања покретног предњег точка

в) обртно кретање око осе која се налази на постољу испод задњег краја лучног ослонца и

г) заустављање помоћу задњег непокретног точка. Циклус се потом понавља из почетка.

Слика 2. Кинематика конструкције

Вертикалан ход конструкције је уједно и висина краја лучног ослонца од подлоге (Сл. 3, детаљ h). Помоћу формуле (1), добија се да је висина између 16 и 20 cm. Распон ослонаца (Сл. 3, детаљ l) је по формули (2) између 1.2 и 1.5 m.

h=r−r∗cosα2

(1)

l=2∗√r2−(r∗cosα2)

2

(2)

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011

Слика 3. Геометрија лучног ослонца

4/11

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

3. Коментари техничког решења

1. Функционалност конструкције,

Функција овог патента је остваривање обртног и транслаторног кретања уз помоћ човековог тела у циљу разоноде, за децу узраста од две до осам година старости, што она испуњава.

Функционалност је постигнута применом два лучна ослонца и предњег покретног точка.

Функционалност није могуће побољшати

2. Технологичност конструкције

Делови су израђени претежно од дрвета, коришћењем стандардних столарских машина. Метални држач између точка и ослонца се може направити двоструким Z угаоним савијањем на универзалним пресама. Спој делова је обезбеђен завртањским везама. Ослонци су направљени резањем дрвета на глодалици.

Због коришћења стандардних технологија обраде и алата, доступности полуфабриканата и кратког времена израде, технологичност израде је задовољена [2].

Технологичност се може побољшати, ако би се уместо резања применила технологија лепљења танких слојева фурнира у калупу пресе ради остваривања жељене закривљености [3].

3. Тржишност конструкције

У садашње време постоји велики број конкурентних производа, као и модернијих средстава разоноде за децу, и самим тим да би ова конструкција опстала на тржишту потребно је обавити неке измене.

Додавањем направе за симулирање звука мотоцикла, сирене и светла, знатно би се побољшала тржишност.

4. Употребљивост констукције,

Одржавање ове конструкције се своди на лакирање дрвета када то буде потребно, а у случају лома неког дела конструкције замена је тешка јер делови од којих је сачињена већином нису стандардизовани. Ипак, опасност од лома је мала, јер је конструкција израђена од издрживих материјала. Узевши све ово у обзир, закључује се да је употребљивост ове конструкције на високом нивоу [2].

Није могуће побољшати употребљивост ове контрукције

5. Примена и/или могућност примене стандардизације,

У овом склопу су примењени стандардни унифицирани завртњеви [2].

Стандардизација би се повећала применом стандардизованих профилисаних осовина које би замениле дрвене које се налазе између ослонаца.

6. Примена и/или могућност примене толеранција димензија, облика и положаја

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011 5/11

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

Конструкција не ради одговоран посао, те толеранције не морају бити у уском опсегу.

7. Пресовани склопови

Пресовани склопови су остварени код наслона за ноге, за причврћивање волана на тело мотоцикла и за профиле који повезују ослонце (сл. 1, ставка 14).

8. Оптерећења и напрезања делова

Oптерећења склопа потичу од тежине корисника, која не прелази 400 N. Оптерећење се на ослонце преноси путем четири челична профила, и средњи напон циклуса не прелази динамичку издржљивост профила, те не постоји ризик од слома услед замора материјала.

Склоп је подвргнут динамичком цикличном оптерећењу [2].

Слика 4. Шема оптерећења лучног ослонца

9. Прорачун или могућност прорачуна критичних делова

У техничком решењу не постоји дат прорачун критичних делова.

10. Технолошки исправно обликовање

С обзиром на задатак конструкције, делови су исправно обликовани без оштрих ивица које могу повредити корисника

Није могуће побољшати облик делова

11. Олакшане конструкције

Олакшане конструкције нису примењене у овом патенту, због тога што је већина делова направљена од дрвета. Примена ове методе није остварива у датом патенту, јер би повећала цену и смањила чврстоћу.

12. Избор материјала

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011 6/11

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

Избор материјала је правилно извршен пошто је дрво густ и тврд материјал, који пригушује вибрације и има повољне конструкционе карактеристике, лако се набавља и обрађује и има приступачну цену [2].

Могућа је примена пластика (Полиетилен велике густине и полиамид) уместо дрвета, али технологија израде би постала знатно сложенија

13. Могућности оптимизације параметара конструкције

Конструкција је на оптималном нивоу, S>10 што значи да је утрошен рад на оптимизацији већи од потенцијалних резултата [2].

14. Склапање, расклапање и транспорт

Конструкција је подељена на неколико подсклопова који се могу независно монтирати једноставним завртањским везама. Прилаз алату за монтажу и демонтажу је обезбеђен. Потреба за накнадном дорадом ове конструкције не постоји, те је веома лако склопити. Због своје мале масе, транспорт ове конструкције се може обавити без тешкоћа.

15. Управљање, одржавање и безбедност у раду

Управљање конструкцијом не предстаља проблем, јер је ергономија задовољена седиштем и наслоном за ноге. Узимајући у обзир малу висину конструкције и задњи непокретни точак за превенцију пада, конструкција је безбедна за коришћење.

16. Естетски изглед

Због своје намене, естетски изглед је од пресудног значаја приликом куповине овог производа. Конструкција је дизајнирана имајући у виду дојам о естетици код своје циљне групе (деце узраста 2 до 8 година). Конструкција може бити у различитим бојама и различитог облика, због лаког фарбања и обраде дрвета.

17. Економичност

Економска ефикасност је испуњена коришћењем јефтиних, а квалитетних материјала и приступачне технологије израде склопа.

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011 7/11

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

Закључак

Намена овог патента је за разоноду, циљна група су деца узраста од 2 до 8 година старости. Принцип рада се своди на љуљање и кретање у напред предњим точком. Задњи точак осигурава од пада. Конструкција је направљена од дрвета, и довољно је јака да се не сломи под тежином корисника (маса до 40 kg) и под сопственом тежином (маса око 10 kg). Главне компоненте су:

тело играчке направљено од дрвета у обилику мотоцикла, са седиштем, наслоном за ноге и рукохватима

два лучна ослонца, путем којих се врши обртно кретање задужено за љуљање

предњи покретни точак задужен за кратко праволинијско кретање задњи непокретни точак задужен за ограничавање забачаја у назад

Контрукција се може користити у разним срединама. Лакирањем се спречава деградација квалитета дрвета услед атмосферских услова, и побољшава се трајност конструкције. Може доћи у различитим бојама, а због лаке обраде дрвета, купац може сам мењати боју. Због мале висине и крупних делова, вероватноћа за настанак повреда услед коришћења конструкције је сведена на минимум. Управљање конструкцијом је веома лако, и није заморно за корисника. Сама конструкција је веома јефтина за израду, и приступачна је за већину људи.

Литература

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011 8/11

Факултет инжењерских наука, Крагујевац Основи конструисања – семинарски рад

[1] http://www.pat2pdf.org/patents/pat4494763.pdf , децембар, 2013.

[2] Јовичић С., Марјановић Н., Основи конструисања, Факултет инжењерских наука Универзитета у Крагујевцу, CAD Лабораторија, Крагујевац, 2011.

[3] http://www.gradimo-drvom.com.hr/index.php?option=com_content&view=article&id=73&Itemid=97, децембар, 2013.

Јовић Никола, 163/2011 ; Јовановић Душан, 205/2011 9/11