Detail předmětu

Konstruování strojů - mechanismy, 3D tisk a Solidworks

FSI-6KMAk. rok: 2018/2019

Během přednášek se seznámíme s mechanismy a pohony současných strojů a zařízení. Analyzujeme jejich principy, popíšeme konstrukci a užití. Představí se nejčastěji užívané kinematické a hydraulické mechanismy a elektrické a spalovací motory. Pozornost je také věnována mikroelektromechanickým systémům a motorům poháněným obnovitelnými zdroji energie. Budeme diskutovat aplikaci mechanismů v praxi. Seznámíte se například s výkonnými pohony pro motorsport, návrhem vaček pro vysoké otáčky, konstrukcí nekonvenčních převodů nebo aplikací kloubových hřídelí.
V průběhu cvičení se seznámíme s modelováním v parametrickém modeláři Solidworks a prakticky si vyzkoušíme konstrukci a stavbu drobných mechanismů s využitím 3D tisku.

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

Získáte znalost principu, konstrukce a užití základních druhů mechanismů a hnacích strojů. Získáte schopnost tvůrčího využití znalostí při návrhu nových strojů a zařízení. Významně si rozšíříte a doplníte znalosti získané zejména z předmětů Konstruování strojů – Strojní součásti a Konstruování strojů – Převody. Získáte potřebné dovednosti v oblasti 3D tisku plastových dílů a jejich dimenzování pro technologii Fused deposition modeling a také praktické zkušenosti v oblasti 3D modelování strojních dílů, které si ověříte na vyrobených mechanismech. Díky znalosti práce s parametrickými modely budete moci efektivně navrhovat a zpracovávat různé varianty konstrukčního řešení. Získané zkušenosti pak uplatníte při konstrukční práci, tvorbě virtuálních modelů při řešení semestrálních projektů, diplomových a bakalářských prací a při realizací prototypů. Praktické zkušenosti s 3D tiskem, jakožto rychle se rozvíjející oblastí, rozšíří vaši konkurenceschopnost na trhu práce.

Prerekvizity

Znalosti z kinematiky (kinematické vyšetřování mechanismů), dynamiky (dynamika soustavy těles, vyvažování) a konstruování strojů (spojovací součásti, převody, spojky, setrvačníky) na úrovni bakalářského studijního programu zaměřeného na strojírenství.

Doporučená nebo povinná literatura

NORTON, Robert L. Design of machinery: An introduction to the synthesis and analysis of mechanisms and machines. 5th ed. New York: McGraw-Hill, 2011. ISBN 00-774-2171-X. (EN)
Ulicker, J. J., Pennock, R., Shigley, J. E.: Theory of machines and mechanisms. Oxford University Press, 5rd edition, 2017, ISBN-13: 978-0190264505 (EN)
WILSON, Charles E. a Peter J. SADLER. Kinematics and dynamics of machinery. 3rd ed. Upper Saddle River: Pearson Education International Inc., 2003. ISBN 02-013-5099-8.
FRANCE, A. K. Make: 3D Printing: The Essential Guide to 3D Printers. 1st ed. Maker Media, Inc., December 13, 2013. ISBN 978-1457182938 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení jsou zaměřena na praktické zvládnutí procesů 3D tisku a softwarových nástrojů pro strojírenství. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínkou získání klasifikovaného zápočtu je vypracování semestrálního projektu. Semestrální projekty budou řešeny v týmech 3-5 studentů. Projekty budou zaměřeny na vytvoření virtuálního a funkčního modelu zadaného mechanismu. Hodnocen bude jak odevzdaný 3D model v Solidworksu tak fyzický model vyrobený na 3D tiskárně.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Cílem předmětu je poskytnout přehled moderních mechanismů a hnacích strojů, jejich praktického užití a seznámení s 3D modelováním mechanismů a s možnostmi výroby modelů pomocí 3D tisku.

Tento předmět je zařazen jako povinně volitelný ve 3. ročníku obecného bakalářského studia. Jeho volba je doporučena všem studentům, kteří se profesně orientují na řešení konstrukčních problémů a v navazujícím magisterském studiu chtějí volit z oborů M-ADI, M-AIŘ, M-ENI, M-KSI, M-FIN, M-MET, M-PRI, nebo M-VSR.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách je doporučená, účast na cvičeních a laboratorních cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím. Náhrada zameškané výuky je v kompetenci vedoucího cvičení.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3S-P bakalářský

    obor B-SSZ , 3. ročník, letní semestr, 4 kredity, povinný
    obor B-STI , 3. ročník, letní semestr, 4 kredity, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod do mechanismů. Kinematika a dynamika klikového mechanismu.
2. Konstrukce klikového mechanismu. Vyvažování víceválcových motorů.
3. 3D tisk, principy a technologie.
4. Kinematika a dynamika vačkových mechanismů. Výroba vaček.
5. Konstrukce rozvodových mechanismů. Variabilní časování rozvodů.
6. Korigovaná ozubená kola a tvarové modifikace ozubení.
7. Nekonvenční ozubené převody. Převodovky sportovních vozidel.
8. Kloubové hřídele, stejnoběžné klouby, poloosy závodních vozů.
9. Spalovací motory, nekonvenční konstrukční řešení.
10. Elektrické motory a generátory. Hybridní pohony v motorsportu.
11. Větrné a vodní motory, nekonvenční realizace.
12. Mikroelektromechanické systémy. Akcelerometry a elektronické gyroskopy.
13. Shrnutí probírané látky.

Cvičení s poč. podporou

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod do předmětu. Seznámení s technologií 3D tisku. Zadání projektů. Grafické prostředí Solidworks a způsob ovládání.
2. Solidworks – seznámení s prostředím Solidworksu, tvorba náčrtu, základy modelování.
3. Solidworks – 3D prvky, modelování dílů.
4. Solidworks – sestavy, výkresy.
5. Solidworks – parametrizace dílu, pokročilé modelování.
6. 3D tisk – koncept stavby dílů, softwarové nástroje, nastavení 3D tisku, export dat.
7. Mechanismy – koncepční a konstrukční návrh zvolených mechanismů.
8. Mechanismy – tvorba modelů mechanismů v softwaru Solidworks.
9. Mechanismy – tvorba výkresů k semestrálním projektům.

Laboratoře a ateliéry

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. 3D tisk testovacích dílů.
2. 3D tisk navržených dílů.
3. 3D tisk dílů mechanismů.
4. Zpracování vytištěných dílů, sestavení mechanismů, prezentace výsledků.