Detail předmětu

Konstruování strojů - mechanismy, 3D tisk a Solidworks

FSI-6KMAk. rok: 2020/2021

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.

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.

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

- Znalost principu, konstrukce a užití základních druhů mechanismů a hnacích strojů
- Schopnost tvůrčího využití znalostí při návrhu nových strojů a zařízení
- Významné rozšíření a doplnění znalosti získaných zejména z předmětů Konstruování strojů – Strojní součásti a Konstruování strojů – Převody
- Získání potřebných dovedností 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 budou ověřeny na vyrobených mechanismech.
- Schopnost práce s parametrickými modely a s tím spojené efektivní navrhování a zpracování různých variant konstrukčního řešení. Uplatnění těchto zkušeností při konstrukční práci, tvorbě virtuálních modelů při řešení semestrálních projektů, diplomových a bakalářských prací a při realizaci prototypů.
- Praktické zkušenosti s 3D tiskem, jakožto rychle se rozvíjející oblastí, rozšíří 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. Podmínkou je absolvování předmětu: Konstruování strojů - strojní součásti 5KS

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

Absolventi budou schopni navrhovat a modelovat díly a sestavy v CAD softwaru Solidworks a to s ohledem na výrobu pomocí 3D tisku. Zároveň získají přehled moderních mechanismů a hnacích strojů a jejich praktického užití.

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

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

Laboratorní cvičení

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.

Cvičení s počítačovou 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.

eLearning