Delovni_primeri_za_Strojne_konstrukcije

1

1. Predavanje: Uvod v strojne konstrukcije Priimek in ime:_________________________________, Datum: _____________ Primer 1-1: Opiši s svojimi besedami posamezno fazo procesa konstruiranja strojne konstrukcije za primer na predavanju nosilec bobna pralnega stroja.

Faze konstruiranja strojne konstrukcije

1 Definiranje problema

2 Dosedanje raziskave in ozadje problema

3 Cilj, ki ga mora strojna konstrukcija izpolniti

4 Definiranje posameznih nalog

5 Sinteza

6 Analiza

7 Odločitve

8 Detajlno konstruiranje

9 Prototip in preizkušanje

10 Proizvodnja - izdelava

1. Definiranje problema, običajno je dana nenatančno opredeljena izjava

2

1. Predavanje: Uvod v strojne konstrukcije 2. Dosedanje raziskave oz. izkušnje kot tudi opis ozadja problema dajejo popolno informacijo o razumevanju problema, tako da ga je možno natančneje opredeliti.

3. Dani cilj je bolj razumen in realno opredeljen kar je ključno za rešitev problema

4. Oblikovanje detajlnege nabora natanko določenih nalog, ki v celoti rešujejo zastavljen problem

3

1. Predavanje: Uvod v strojne konstrukcije 5. Sinteza je korak, v kateri so podane številne alternativne možnih pristopov načrtovanja zahteva, običajno na tej stopnji ne upoštevamo ceno za doseganje rešitve in tudi ne kakovost. To je korak v katerem intezivno razmišljamo o rešitvi in je najbolj inovativen. Pri tem želimo da dobimo čim več kreativnih rešitev.

6. Možne rešitve iz prejšnjega koraka analiziramo, tako da jih bodisi sprejemamo, zavračamo ali spreminjamo

7. Izberemo najbolj obetavno rešitev

4

1. Predavanje: Uvod v strojne konstrukcije

8. Ko je izbrana najbolj sprejemljiva rešitev, izvajamo bolj podrobno konstruiranje posameznih komponent, kaj pomeni, da rešimo vse detajle, ki jih povežemo v celoto v projektno dokumentacijo in določimo proizvodne specifikacije.

9. Prototip razvijemo kot resnično konstrukcijo zasnovo ob upoštevanju priporočil, standardov ter lastnosti materialov in ostalih tehnoloških parametrov! Prototip preizkusimo ter ocenimo sprejemljivost rešitev in določimo obseg popravkov in dopolnitev.

10. Definiramo proizvodni proces skozi tehnološko pripravo proizvodnje ob upoštevanju obsega proizvodnje (števila) in zagotovitvi kontrole kakovosti!

5


Priimek in ime:_________________________________, Datum: _____________

Primer 1-2: Rekonstruiraj ležajno stojalo, ki je izdelano iz litega jekla z ležajnim stojalom v varjeni izvedbi:

11 1 Razcepka 3 10 1 vijak M16x80-8.8 9 1 Kronska matica M16 8 2 Podložka 7 1 Matica M16 6 1 Vijak M16x120 5 2 Ležaj 60BC10 4 1 Mazalni vijak 3 1 Zgornji pokrov ležaja GS 240 2 1 Spodnji pokrov ležaja GS 240 1 1 Spodnje ohišje GS 240 Poz. Količina Naziv in dimenzije Št.risbe/Standard Material Masa Opomba

6


Popolni spodnjo preglednico s predvidenimi dimenzijami elementov z namenom zagotoviti enako nosilnost ležajnega stojala. Dodaj vse nujno potrebne sestavne dele v preglednico in jih označi na risbi!

8 7 6 5 4 3 2 1 Poz. Količina Naziv in dimenzije Št.risbe/Standard Material Masa Opomba Predlagaj rešitev s katero bi povečal togost varjenega stojala! Ležajno stojalo mora biti cenejše od lite izvedbe! Določi ceno litega stojala in ceno zavarjene izvedbe!

7

2. Predavanje: Definiranje problema in matematični model-preračun konstrukcije Priimek in ime:_________________________________, Datum: _____________ Primer 2-1: Opredeli problem in podaj posamezne podnaloge za vsako fazo in aktivnost v preglednici za izdelavo nadomestnega ležajnega stojala v varjeni izvedbi. Opredelitev problema in proračun:

Aktivnost Faza

1. Definiranje problema

2. Robni pogoji Faza definiranja

3. Oblikovanje primernih predpostavk

4. Prva začetna zasnova Faza grobog

5. Skiciranje konstruiranja

6 Mathematični modeli

7 Analiza konstrukcije Faza detajlnega konstruiranja

8 Ocenitev konstrukcijske zasnove

9 Izdelava tehniške dokumentacije Faza dokumentiranja

8

2. Predavanje: Definiranje problema in matematični model-preračun konstrukcije

1. Definiranje problema:

Definiraja problem razločno v enem stavku!

Definiranje problema: Nosilec ležaja v novi varjeni izvedbi mora biti cenejši in lažji ob enaki nosilnosti!

Omejitve: (Teža nosilca ležaja skupaj z ležajem nesme presegati 5 kg, elastični pomiki zaradi

delovanja radialne sile morajo biti manjši od 0,2 mm)

Primerne predpostavke so:

2. Prva začetna zasnova: Odločitev o ideji:

Skica zasnove:

9

2.Predavanje: Definiranje problema in matematični model-preračun konstrukcije

3. Faza detajlnega konstruiranja:

Matematični modeli: Analiza konstrukcije:

Ocenitev konstrukcijske zasnove:

4. Faza dokumentiranja: Izdelava tehniške dokumentacije

Navedi vse potrebne dokumente, risbe, standarde in predpise, ki sestavljajo projektno dokumentacijo:

10

2.Predavanje: Definiranje problema in matematični model-preračun konstrukcije

Priimek in ime:__________________________________, Date: _____________ Primer 2-2: Geometrijska analiza klešč: Klešča sestavljajo togo telo s točkama BCC in lamela DE z vrtišči-sornikoma v točkah C in D! Zapiši matematično položaj vseh točk zgibnega mehanizma klešč, v odvisnosti od spremembe razdalje vE, če je znan začetni položaj točk BCDE! Enačbe zapiši v excelu, tako da s spreminjanjem višine dobite lege točk B, D in E. Predpostavka. Točka E se giblje le navpično torej xE je konstanten!

11

12

3.Predavanje: Določitev reakcij in obremenitev Priimek in ime:________________________________, Datum: ___________________ Primer 3-1 (Domača naloga): Določitev rekacij v vozliščih klešč:

Opis naloge: Določi reakcije v vozliščih-sornikih klešč med obratovanjem. Določi reakcije v odvisnosti od obremenitev in širine zeva, če so dane omejitve glede višine klešč. Študent Geometrija Minimalna Maksimalno Začetnica priimka

Višina klešč, ko so zaprta Hmax,

mm

Minimalni zev Zmin,

mm

Največji zev Zmax,

mm

nosilnost bremena,

kN

dopustno predimenzioniranje

A-E 2500 100 350 200 1.2 F-J 2800 100 400 300 1.2 K-N 3000 100 500 400 1.2 O-S 3400 100 650 500 1.2 Š-Ž 3800 100 700 600 1.4

13

3.Predavanje: Določitev reakcij in obremenitev Primer 3-2 (Delovni primer za predavanja): Zavorna ročica kolesa Določi silo na prijemalo (1) zavorne ročice za kolo. Problem: Določi napetost in upogib v kritični točki zavorne ročice (slika 3-1) Podatki:Dimenzije in obremenitve so dane v preglednici. Tečajni sornik ima premer d=8mm. Povprečno lahko človek s stiskom roke ročice proizvede silo okrog 267N (60lb) Predpostavka: najverjetnejši točki razdora sta luknji, kjer je sornik vstavljen in pri korenu nosilca vzvodne ročice. Weight, is small compared to the applied forces and is thus neglected for this analysis! These reaction forces and moments are arbitrarily shown as positive in sign. Their actual signs will "come out in the wash” in the calculations.

Fžice

tečaj 2

Ročaj Fb1

Fb2

Zavorna ročicaF

Px

Py

1

3

Mh

14

Primer 3-2: Zavorna ročica kolesa Diagram prostega telesa:

15

Preglednica 3-1: Podatki o geometriji in zunanjih obremenitvah (robnih pogojih):

Izmerjeno Prirejeno za x-y ravnino:

F13x=0 N Fb2= 267,00 N Fb2x=0 N Fb2y=-267 N

Θ= 3,21 rad Θ= 184 deg Φ= 3,14 rad Φ=180 deg

Rb= 19,42 mm Rb2x=19 mm Rb2y=-4 mm R32= 25,00 mm R32x=-25 mm R32y=0 mm R12= 13,89 mm R12x=-12 mm R12y=-7 mm R21= 20,25 mm R21x=7 mm R21y=19 mm Rb1= 49,52 mm Rb1x=47,5 mm Rb1y= -14 mm R31= 40,36 mm R31x=-27 mm R31y=30 mm Rp= 27,00 mm Rpx=-27 mm Rpy=0 mm Rd= 49,09 mm Rdx=-41 mm Rdy=27 mm

16

4. Predavanje: Določitev upogibnih napetosti in povesa Priimek in ime:__________________________________, Date: _____________________

Primer 4-1.a (Delovni primer za predavanja): Določitev diagrama strižnih sil in momentov na enostavno podprtem nosilcu z grafično metodo

Problem: Determine and plot the shear and moment functions for the simply supported beam with uniformly distributed load shown in Figure: Given: Beam length l = 254mm, and Ioad location a = 100mm. The magnitude of the uniform force distribution is w = 1.75 N/mm. Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Make a shear diagram and moment diagram and find maximum moment point!

17

4.Predavanje: Določitev upogibnih napetosti in povesa Name:__________________________________, Date: _____________________

Primer 4-1.b (Delovni primer za predavanja): Shear and Moment Diagrams of a Simply Supported Beam Using Singularity Functions

Določitev diagrama strižnih sil in momentov na enostavno podprtem nosilcu z singularno funkcijo

18


• Primer 4-2.a (Delovni primer za predavanja): Shear and Moment Diagrams of a Cantilever Beam Using a Graphical Method

Problem: Determine and plot the shear and moment functions for the cantilever beam with a concentrated load as shown in Figure:

Given: Beam length 1 = 254 mm, and load location a = 100mm. The magnitude of the applied force is F = 200 N. Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Make a shear diagram and moment diagram and find maximum moment point!

19


• Primer 4-2.b (Delovni primer za predavanja): Shear and Moment

Diagrams of a Cantilever Beam Using a Singular Function

Given: Beam length 1 = 254 mm, and load location a = 100mm. The magnitude of the applied force is F = 200 N. Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Make a shear diagram and moment diagram and find maximum moment point!

20


• Example 4-3 (Domača naloga): Shear and Moment diagram of an Overhung Beam by using singularity function

Problem: Determine and plot the shear and moment functions for the overhong beam with an applied moment and ramp load as shown in Figure Given: Beam length 1 = 254 mm, and load location a = 100mm. The magnitude of the applied moment M = 150 Nm, and the slope of the force distribution is w = 1.75 N/mm Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Make a shear diagram and moment diagram and find maximum moment point!

21

4.Predavanje: Določitev upogibnih napetosti in povesa Priimek in ime:__________________________________, Date: _____________________ Example 4-6: Shear and Moment diagram of Crimping tool’s pivot pin

Problem: Determine and plot the shear and moment functions for the overhong beam with an applied moment and ramp load as shown in Figure below! Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Make a shear diagram and moment diagram and find maximum moment point!

S y22

S y

22

5.Predavanje: Določitev upogibnih napetosti in povesa Name:__________________________________, Date: _____________________ EXAMPLE 1-8 Faunding Beam Slope and Deflection of a Simply Supported Beam Using Singulartiy Functions Problem: Determine and plot the slope and deflection function for the simply supported beam shown in Figure. Given: The load is uniform over part of the beam length. Let beam lenth l=10 in (250mm) and load location a=4 in (100mm). The beam’s I=0,163 in4 and E=30 Mpsi. The distributed force w=100 lb/in. Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Plot the Loading diagram, Shear diagram, Moment diagram, Slope Diagram amd Deflection diagram.

23

Name:__________________________________, Date: _____________________ EXAMPLE 2-8 Finding Beam Slope and Deflection of a Cantilever Beam Using Singulartiy Functions Problem: Determine and plot the slope and deflection function for cantilever beam shown in Figure below. Given: The load is the concentrated force shown. Let beam length l=10 in (250mm) and load location a=4 in (100mm). The beam’s I=0,5 in4 and E=30 Mpsi. The distributed force F=400 lb. Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Plot the Loading diagram, Shear diagram, Moment diagram, Slope Diagram amd Deflection diagram.

24

Name:__________________________________, Date: _____________________ EXAMPLE 3-8

Finding Beam Slope and Deflection of an Overhung Beam Using Singulartiy Functions Problem: Determine and plot the slope and deflection function for the overhung beam shown in Figure below. Given: The loads are as shown. Let beam length l=10 in (250mm) and load location a=4 in (100mm) and b=7 in. The beam’s I=0,2 in4 and E=30 Mpsi. The magnitude of the concentrated force is F=200 lb and the distributed force w=100 lb/in. Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Plot the Loading diagram, Shear diagram, Moment diagram, Slope Diagram amd Deflection diagram.

25

Name:__________________________________, Date: _____________________ EXAMPLE 4-8 Finding Reactions and Deflection of Deflection of Statically Interminate Beams Using Singularty Functions Problem: Determine and plot the loading, shear, moment, slope and deflection function for the beam shown in Figure below. Find maximum deflection. Given: The load is uniformly distributed over part of the beam as shown. Let beam length l=10 in (250mm) and load location a=4 in (100mm) and b=7 in. The beam’s I=0.08 in4 and E=30 Mpsi. The magnitude of the distributed force w=500 lb/in. Assumptions: The weight of the beam is negligible compared to the applied load and so can be ignored. Solution: Plot the Loading diagram, Shear diagram, Moment diagram, Slope Diagram amd Deflection diagram.

26

DAY 9

Name:__________________________________, Date: _____________________

EXAMPLE 1-9

Problem: Determine the best cross-sectional shape for a hollow torsion bar to be made from a sheet of steel of known dimensions in order to withstand a pure torsional load with minimum angular diflection. Also find the maximum shear stress. Given: The applied torque is 10 Nm. The sheet of steel has length l=1m, width w=100 mm, and thickness t = 1 mm. G = 80.8 GPa.

Assumptions: Try four different cross-sectional shapes: unformed flat plate, open-circular section, closed-circrriar section, and closed-square section. The open-circular shape is rolIed but is not welded at the seam. The closed shapes' seams are welded to create a continous cross section. Assume a mean diameter or mean perimeter consistent with the sheet width.

Solution: Minimum twist angle of designed torsion bar with available material!

27

DAY 9

Name:__________________________________, Date: _____________________

EXAMPLE 2-9: Combined Bending and Torsional Stresses Problem: Find the most highly stressed locations on the bracket shown in Figure and determine. The best way to demonstrate this is with an example. Given: The rod length l = 6 in and arm a = 8 in. The rod outside diameter d= 1.5 in. Load F=1000 Ib. Assumptions: The load is static and the assembly is at room temperature. Consider sheer due to transverse loading as well as other stresses.

28

Name:__________________________________, Date: _____________________

EXAMPLE 3-9: COLUMN DESIGN FOR CONCENTRIC LOADING

Problem: A beachfront house is to be jacked up 10 ft above grade and placed on a set of steel columns. The weight to be supported by each column is estimated to be 200 000 lb. Two designs are to be considered, one using square steel tubes and the other using round steel tubes.

Given: Design the columns using a safety factor of 4. Determine the columns outer dimensions for each shape, assuming a 0.5-in-thick tube wall in each case. The steel alloy has a compressive yield stress Syc, = 60 kpsi. Assumptions: The loading is concentric and the columns are vertical. Their bases are set in concrete and their tops are free, creating a fixed-free end constraint condition. Use AISC recommended end-condition factors.

Documents

Delovni_primeri_za_Strojne_konstrukcije