KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI I - riteh.uniri.hr · PDF fileNumeričke metode u konstruiranju, Inženjerska vizualizacija, Konstrukcijski elementi III, Metodičko konstruiranje, Hidraulika

KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI I

Božidar Križan Saša Zelenika

S. Zelenika KE I 1.ppt

Božidar Križan Saša ZelenikaSoba 1-103 Soba 1-106Tel. 651526 Tel. 651538E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]

Božidar Križan:Roñen 1946. u Zagrebu.Diplomirao 1971. u Rijeci.Magistrirao 1981. u Zagrebu.Doktorirao 1990. u Rijeci.Živio i učio u Makedoniji i Hrvatskoj, učio i radio u HR.Od 1974. na TFR, od 2006. redoviti profesor u trajnom zvanju.


Saša Zelenika:Roñen 1966. u Rijeci.Diplomirao 1991. u Rijeci.Doktorirao 1996. u Torinu (I).Živio, učio i radio u HR, USA, I i CH.Od početka 2004. na TFR (od 01. 09. 2005. na 100%, od 2010. red. prof.).

Obvezna literatura:B. Križan: “Osnove proračuna i oblikovanja konstrukcijskih elemenata”, Školska knjiga, 2008.

B. Križan, R. Basan: “Polimerni konstrukcijski elementi”, Zigo & TFR, 2009.Knjiga se može nabaviti u skriptarnici TFR.

Pomoćna literatura:“Strojarski priručnik”, Sajema, 2010.


“Strojarski priručnik”, Sajema, 2010.K.-H. Decker: “Elementi strojeva” (novo izdanje 2006., staro 1987.).Inženjerski priručnik (I dio – 1996.).Roloff/Matek: “Maschinenelemente”, 2003.Katalozi proizvoñačawww

http://www.riteh.uniri.hr/zav_katd_sluz/zvd_kons_stroj/katedre/konstruiranje/


zvd_kons_stroj/katedre/konstruiranje/kolegiji/ke1/ke1_info.htm

Studijski program i ishodi učenja

Izvedbeni plan

Ocjenjivanje et al. (prema pravilnicima o studijima)

Pitanja za obvezne pismene kolokvije(dozvoljena maksimalno dva “popravna”)


Kolegij “je vrijedan” 7 ECTSa, tj. 175-210 sati vašeg rada (od kojih je 75 na predavanjima/vježbama na faksu).

Završni ispit se sastoji od pisanog dijela s rješavanjem zadataka i usmenog dijela iz teorije.

Demonstrature: Jelena Srnec.

R. BR. OČEKIVANI ISHODI

1. Objasniti proces konstruiranja

2. Razlikovati vrste opterećenja i naprezanja

3. Definirati izraze za proračunavanje naprezanja

4. Okarakterizirati statičko i dinamičko opterećenje

5. Definirati izraze za odreñivanje dopuštenih naprezanja


5. Definirati izraze za odreñivanje dopuštenih naprezanja

6. Razlikovati konstrukcijske elemente

7. Objasniti način proračuna elemenata za spajanje te osovina i vratila

8. Skicirati konstrukcijske elemente za spajanje te osovine i vratila

9. Implementirati stečena znanja u rješavanju konstrukcijskih zadataka

Ocjena:

VRSTA AKTIVNOSTI ECTSi

ISHODI UČENJA SPECIFIČNA AKTIVNOST METODA PROCJENJIVANJA BODOVI

MAX.

Pohañanje nastave 2,5 1-9 Prisutnost studenta Evidencija prisustva 5

Kolokviji 1,5 1-8 4 kolokvija (parcijalnih ispita) Max. 10 bodova po kolokviju 40

Konstrukcijski zadaci 2 9Izrada 2 konstrukcijska zadatka na vježbama i kod kuće

1. konstrukcijski zadatak – max. 15 bodova2. konstrukcijski zadatak – max. 10 bodova

25


bodova

Završni ispit 1 1-8Pisani ispit s rješavanjem zadataka i usmeni ispit iz teorije

Bodovanje ispita 30

UKUPNO 7 100

PRAVILNIK O STUDIJU TEHNIČKOG FAKULTETA

Članak 30.(1.) Pohañanje je nastave (predavanja, vježbi i drugoga) obvezno za redovite studente.(2.) Nastavnici su dužni voditi evidenciju prisustva studenata na nastavi.(3.) Ako redoviti student neopravdano izostane s nastave više od 20% fonda sati predavanja ili vježbipojedinog kolegija, smatrat će se da nije ispunio svoje obveze te nema pravo na drugi potpis.

PRAVILNIK O STUDIJIMA SVEUČILIŠTA U RIJECI

Članak 31.Redoviti i izvanredni studij

(2) Opterećenje studenata koji studiraju u punom radnom vremenu tijekom akademske godine može biti


(2) Opterećenje studenata koji studiraju u punom radnom vremenu tijekom akademske godine može bitinajmanje 38, a najviše 42 tjedna, odnosno 1500 do 1800 radnih sati, uključujući i ispite.(3) Ukupne obveze redovitih studenata mogu biti najviše 48 sati tjedno a ne manje od 40 sati tjedno,od čega aktivne nastave najmanje 15, a najviše 25 sati tjedno. Iznimno, obveze studenata mogu biti iveće ako je riječ o povećanoj praktičnoj nastavi, ali ne više od dva tjedna uzastopce tijekom semestra.

Članak 33.(2) ECTS bodovi su numerička vrijednost pridodana pojedinom predmetu (modulu) koja odražava radstudenata potreban za ispunjavanje svih predviñenih obaveza.(3) 1 ECTS bod iznosi 25–30 radnih sati studenta, uključujući nastavu, samostalan rad, ispite i sveaktivnosti potrebne za polaganje ispita.(4) ECTS bodovi stječu se nakon uspješnog ispunjavanja svih predviñenih obveza i primjeneodgovarajućih metoda za procjenjivanje utvrñenih ishoda učenja, odnosno položenog ispita.

IspitiČlanak 38.

Ispit(2) Ispitu može pristupiti student koji je ispunio sve obveze propisane studijskim programom.(4) Praktični dio ispita može se obaviti odvojeno od teorijskog, a cjelokupni ispit mora završiti za petradnih dana.(5) Ispiti su javni i studenti imaju pravo prisustvovati ispitivanju drugih kandidata. Rezultati ispita sujavni.(6) Ispiti su besplatni.

Članak 39.Ispitni rokovi

(1) Student može polagati ispit iz istog predmeta najviše tri puta u jednoj godini.


Članak 41.Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata

(1) Rad studenata na predmetu (modulu) vrednuje se i ocjenjuje tijekom nastave i na završnom ispitusukladno studijskom programu.(2) Ocjenjivanje studenata vrši se primjenom Europskog sustava prijenosa bodova (ECTS) i brojčanogsustava.

Članak 42.Ocjenjivanje unutar Europskog sustava prijenosa bodova

(1) Uspjeh studenta za svaki predmet izražava se ECTS skalom ocjenjivanja u postocima od 0 do 100%pri čemu prolazna ocjena na preddiplomskom studiju ne može biti niža odi 40% a na diplomskomstudiju ne može biti niža od 50%.

(2) Praćenje i ocjenjivanje studenata za svaki predmet (modul) obavlja se tijekom nastave i nazavršnom ispitu kako slijedi:- ukupan postotak uspješnosti studenata tijekom nastave (nazočnost na nastavi, kolokviji,meñuispiti i druge aktivnosti na nastavi utvrñene studijskim programom) čini do 70% ocjene i -ukupan postotak uspješnosti studenata na završnom ispitu čini 30% ocjene.(3) Studenti koji su tijekom nastave ostvarili:- od 0 do 29,9% ocjene na preddiplomskom, odnosno 0 do 39,9% ocjene na diplomskom studiju –ocjenjuju se ocjenom F (neuspješan) i ne mogu steći ECTS bodove,- od 30 do 39,9% ocjene na preddiplomskom, odnosno 40 do 49,9% ocjene na diplomskom studiju– ocjenjuju se ocjenom FX (nedovoljan) i mogu izaći na popravni ispit na kojem mogu ostvaritiod 0 do 10% ocjene ili ponovo upisati predmet i- više od 40% ocjene na preddiplomskom i više od 50% ocjene na diplomskom studiju – mogupristupiti završnom ispitu.(4) Studenti koji na popravnom ispitu ostvare više od 40% ocjene na preddiplomskom studiju,odnosno više od 50% na diplomskom studiju, ocjenjuju se ocjenom E.


odnosno više od 50% na diplomskom studiju, ocjenjuju se ocjenom E.(5) Studenti na završnom ispitu mogu ostvariti do 30% konačne ocjene. Ispitni prag na završnomispitu ne može biti manji od 50% uspješno riješenih zadataka.(6) Konačna ocjena je zbroj postotka ostvarenog tijekom nastave i postotka ostvarenog nazavršnom ispitu.

Članak 43.Ocjenjivanje u odnosu na grupu

(1) Rasporeñivanje studenata prema uspjehu u svladavanju predmeta u odnosu na grupu obavlja senakon utvrñivanja konačne rang-liste uspjeha svih studenata na sljedeći način:- A – 10% studenata,- B – 25% studenata,- C – 30% studenata,- D – 25% studenata i- E – 10% studenata.

(2) U studijskim grupama s manje od 40 studenata, odnosno u dvopredmetnim studijima,rasporeñivanje se može vršiti na temelju konačnog postignuća (zbroj ECTS ocjene ostvarene tijekomnastave i na završnom ispitu) kako slijedi:- A – 80 do 100% ocjene na preddiplomskom, odnosno 90 do 100% ocjene na diplomskom studiju,- B – 70 do 79,9% ocjene na preddiplomskom, odnosno 80 do 89,9% ocjene na diplomskom studiju,- C – 60 do 69,9% ocjene na preddiplomskom, odnosno 70 do 79,9% ocjene na diplomskom studiju),- D – 50 do 59,9% ocjene na preddiplomskom, odnosno 60 do 69,9% ocjene na diplomskom studiju) i- E – 40 do 49,9% ocjene na preddiplomskom, odnosno 50 do 59,9% ocjene na diplomskom studiju.

Članak 44.Brojčani sustav ocjenjivanja

(1) Brojčani sustav ocjena usporeñuje se s ECTS sustavom ocjena kako slijedi:


(1) Brojčani sustav ocjena usporeñuje se s ECTS sustavom ocjena kako slijedi:- ocjena izvrstan (5) odgovara ocjeni A u skali ECTS,- ocjena vrlo dobar (4) odgovara ocjeni B u skali ECTS,- ocjena dobar (3) odgovara ocjeni C u skali ECTS,- ocjena dovoljan (2) odgovara ocjeni D u skali ECTS, a ocjene D i E u skali ECTS prevode su u ocjenudovoljan (2) i- ocjena nedovoljan (1) odgovara ocjeni F i FX u skali ECTS.(2) Prolazne ocjene su: izvrstan (5), vrlo dobar (4), dobar (3) i dovoljan (2).(3) U indeks i prijavnicu unosi se brojčana ocjena, ECTS ocjena i postotak usvojenog znanja, vještina ikompetencija.



Treba tražiti prethodno dopuštenje za:- odsustvo;- kašnjenje s konstrukcijskim zadacima.

Podrazumijeva se:- rad mora biti rezultat vlastitog zalaganja (prepisivanje itsl.


- rad mora biti rezultat vlastitog zalaganja (prepisivanje itsl. zabranjeno);

- i kod timskog rada individualni doprinos mora biti jasan;- svi zadani konstrukcijski i ostali zadaci moraju se predati;- u svim kategorijama aktivnosti koje se ocjenjuju student mora imati prolaznu ocjenu.


Konstrukcijski elementi I

Osnove konstruiranja. Proces konstruiranja. Vrste opterećenja. Naprezanja i deformacije konstrukcijskih elemenata. Statičko opterećenje. Dinamičko opterećenje. Karakteristike materijala. Dopuštena naprezanja. Wöhlerov dijagram. Smithov dijagram. Koncentracija naprezanja. Elementi za spajanje. Pričvrsni vijčani spojevi. Pokretni vijčani spojevi. Zavareni, lemljeni, lijepljeni i zakovični spojevi. Zatici, svornjaci. Spojevi osovina i vratila s


spojevi. Zatici, svornjaci. Spojevi osovina i vratila s glavinama. Opruge. Osovine i vratila. Kritična brzina vrtnje.

Vježbe:Zavareni spremnik. Vijčani spoj. Pripremni zadaci za ispit.

Konstrukcijski elementi II i III

Spojke. Valjni i klizni ležajevi. Remenski i lančani prijenosi. Prijenosi sa zupčanicima. Tribologija i podmazivanje.



Zavod za konstruiranje u strojarstvu:


PREC. KONSTR. I TEH.PREC. KONSTR. I TEH.MIKRO SUSTAVAMIKRO SUSTAVA

1. IZBORNIKOLEGIJ

DIPLOMSKI RADDIPLOMSKI RAD

HIDRAULIKA IHIDRAULIKA IPNEUMATIKA IPNEUMATIKA I

INŽENJERSKAINŽENJERSKAVIZUALIZAC.VIZUALIZAC.

ELEMENTIELEMENTITRANSP. TEH.TRANSP. TEH.

3. IZBORNIKOLEGIJ

6. IZBORNIKOLEGIJ

4. IZBORNIKOLEGIJ

NUM. METODENUM. METODEU KONSTR.U KONSTR.

5. IZBORNIKOLEGIJ

2. IZBORNIKOLEGIJ

STRUČNAPRAKSA II

Konstruiranje i mehatronika (KM)

INŽENJERSKAMATEMATIKA

METODIČKOMETODIČKOKONSTRUIRANJEKONSTRUIRANJE

2.SLOBODNI kolegij

3.SLOBODNI kolegij

1.SLOBODNI kolegij

NAUKA OTOPLINI II

NAUKA OČVRSTOĆI II

PROJEKTII

PROJEKTI

1. SLOBODNI

KONSTRUKCIJSKIKONSTRUKCIJSKIELEMENTI IIIELEMENTI III

1. IZBORNIKOLEGIJ

2.i 3.IZBORNIKOLEGIJ

TRANSPORTNITRANSPORTNISUSTAVISUSTAVI

KONSTRUKCIJ.KONSTRUKCIJ.EL. ROBOTAEL. ROBOTA

KONSTR.KONSTR.I OBLIKOVANJEI OBLIKOVANJE

MEHANIČKIMEHANIČKIPRIJEN. SNAGEPRIJEN. SNAGE

ELEKTRON. KOMP.MEHAT. SUST.

4.–6. IZBORNIKOLEGIJ

CAE U RAZV.CAE U RAZV.PROIZVODAPROIZVODA

HIDRAULIKA IHIDRAULIKA IPNEUMAT. IIPNEUMAT. II

MIKRO I NANOMIKRO I NANOELEKTROMEH.S.ELEKTROMEH.S.

LAB. VJEŽBE ALAB. VJEŽBE AKonstr. i tr. teh.Konstr. i tr. teh.

MODELIRANJEMODELIRANJEMEHATRON. SU.MEHATRON. SU.

SUSTAVIKONTROLE

LAB. VJEŽBE BLAB. VJEŽBE BMehatron. i robot.Mehatron. i robot.

Svi ostali neupisani kolegiji izborne skupine i drugih izbornih skupina svih diplomskih


Konstruiranje = Machine design = Maschinenkonstruktion = Progettazione e costruzione di macchine ⇒ ovladavanje procesom ovladavanje procesom razvoja proizvoda tj. znanjima potrebnim za sustavno kreiranje i razvoja proizvoda tj. znanjima potrebnim za sustavno kreiranje i razvoj strojarskih konstrukcijarazvoj strojarskih konstrukcija..

1. SLOBODNI kolegij

2. SLOBODNI kolegij

3. SLOBODNI kolegijPROJEKT

I

PROJEKTII

Numeričke metode u konstruiranju, Inženjerska vizualizacija, Konstrukcijski elementi III, Metodičko konstruiranje, Numeričke metode u konstruiranju, Inženjerska vizualizacija, Konstrukcijski elementi III, Metodičko konstruiranje, Hidraulika i pneumatika I, Mehanički prijenosnici snage, Konstrukcijski elementi robotaHidraulika i pneumatika I, Mehanički prijenosnici snage, Konstrukcijski elementi robota

Precizne konstrukcije i tehnologija mikro sustava, Elementi transportne tehnike, Konstruiranje i oblikovanje, Hidraulika i Precizne konstrukcije i tehnologija mikro sustava, Elementi transportne tehnike, Konstruiranje i oblikovanje, Hidraulika i pneumatika II, Elektroničke komponente mehatroničkih sustava, Sustavi kontrolepneumatika II, Elektroničke komponente mehatroničkih sustava, Sustavi kontrole

Svi ostali neupisani kolegiji izborne skupine i drugih izbornih skupina svih diplomskih studija Tehničkog fakulteta Sveučilišta u Rijeci u 2. semestru



Puno znanosti ima i u običnom vijku


Ispitivanje naprezanja u navoju vijka fotoelastičnim metodama

Vrsta vijka, dimenzije, vrsta navoja, razredi čvrstoće, materijal, ...


Antikitera: analogno računalo za proračun astronomskih položaja iz 150-100 BC; 33 x 17 x 9 mm, 33 zupčanika

Kako izraditi različite proizvode

upotrebom jednakih modula

(elemenata ili sklopova)?

Odgovor: Kao pomoću LEGO-kocki!

Metodičko konstruiranje


Konstruiranje i oblikovanje

Inženjerska vizualizacija


Flow over surface of car - from CIRA, Italy

Numeričke metode i Konstrukcijski elementi robota

FEM analiza sudara BEM Analiza buke u avionu


Mehanički prijenosnici snage

Jednostupanjski pužni prijenosnik Jednostupanjski planetarni prijenosnik


Jednostupanjski pužni prijenosnik Jednostupanjski planetarni prijenosnik

5 – brzinski automatski automobilski planetarni mjenjač brzina

Elementi transportne tehnike i Transportni sustavi

Transportne trake


Kružni ovjesni transporter

Hidraulika i pneumatika


Precizne konstrukcije i tehnologija mikro sustava te MEMS I NEMS sustavi

U proizvodnom i konstrukcijskom strojarstvu su evidentne tendencije ka “smaller, faster, cheaper”, tj. ka:

automatizacijiproizvodnji s visokim preciznostima.

⇒ Razvoj precizne mehanike (odnos tolerancije-dimenzije= 10-4 ÷ 10-5) te mikromehanike i nanotehnologija (komponente čije dimenzije su reda veličine mikrometra


(komponente čije dimenzije su reda veličine mikrometra – µm ili nanometra – nm → ultra-precizna mehanika).

Investicije u mikro i nano:Svijet: 1997. < 500 M USD; 2004. > 4.109 USDUSA: 2001. → 464 M USD; 2007. → 1.300 M USDTržište (procjene Nexus - ESPRIT Network of Excellence on Multifanctional Microsystems): 2000. → 30.109 €; 2004. → 33,5.109 €; 2009. → 57.109 €; (33% Europa; godišnji rast u idućih 5 god.: 16% na god.); 2015 → 1,5.1012 USD

ISI Web of Science References - keywords

"Precision", "Nano*" & "Micro*"

306762835940645

5807775393 78785

300505

413451

124278

198014

3009819141935158614141237

227101622514280

1406894721492 1019

43132

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

450000

500000

No. of publications

Precision

Micro*

Nano*

Since 2003 > 100000/year


Strukovne udruge: EUSPEN, ASME, ASPE, JSPEZnanstveni programi: EU FP 6&7 (7. program: 3,5 G eura, tj. 500 M eura godišnje)EU (D, NL, CH, UK, ...), National Nanotechnology Initiative – USAZnanstveni časopisi: Nanotechn., J. Exp. Nanosci., Prec. Eng., J. Micromech. & Microengin.; 2014.: u svijetu 4 nano-konferencije na tjedanZavodi i programi na sveučilištima: MIT - USA, ETHZ, EPFL – CH, Oxford – UK, ANU – Australija, više “joint degree studies” ali već i visoke škole

19141935158614141237 142801406894721492 1019

0

66-70 71-75 76-80 81-85 86-90 91-95 96-00 01-05 06-09

Year

100 µµµµm

MIKRO TURBINA


‘Desktop’ tvornica(63 x 49 x 38 cm,

34 kg)

[www.eurekalert.org/pub_releases/2003-

Cornell NANOGITARE

Žice: Si elastične “grede” debljine 150 nm koje se “sviraju” laserskom svjetlošću i čuju

10 µm Fender Stratocaster

40 µm Gibson Flying V


[www.eurekalert.org/pub_releases/2003-11/cuns-np111803.php]

koje se “sviraju” laserskom svjetlošću i čuju pomoću interferencije

CAE u razvoju proizvoda i Modeliranje mehatroničkih sustava


L a b o r a t o r i j s k e v j e žbe


Hrapavost. Fotoelastičnost. Industrijska akustika. Hidraulika. Elektronika. Stroboskopija. Tenzometrija. Izabrane vježbe iz termodinamike.

Industrijska robotika. Mjerenje pomaka visokih preciznosti. Karakterizacija mikro i nano elektro-mehaničkih sustava. Hidraulika. Elektronika. Kontrolni sustavi. Vibracije (modalna analiza). Buka.

OSNOVE KONSTRUIRANJAEngineering is a human activity aimed at creating newartifacts, algorithms, processes and systems that serve humans.Design is a thought process comprising the creation of an entity.Konstruiranje je misaoni proces tijekom kojega se oblikuje ideja o tehničkom proizvodu za koji se zatim izrañuje tehnička dokumentacija kako bi se moglo pristupiti proizvodnji i


dokumentacija kako bi se moglo pristupiti proizvodnji i korištenju gotovog proizvoda.“Why do you like to design machines?”“It is the pitting of one’s brain against bits of iron,metals and crystals and making them do what youwant them to do. When you are successful, that isall the reward you want.”

Albert A. Michelson (USA, 1852-1931)(fizičar, 1. američki Nobelovac (1907.); mjerenje brzine svjetlosti, interferometar)

Engineering is not a science. Science studiesparticular events to find general laws. Engineeringdesign makes use of these laws to solve particularproblems. In this it is more closely related to art orcraft; as in art, its problems are under-defined, thereare many solutions, good, bad, or indifferent. The


are many solutions, good, bad, or indifferent. Theart is, by a synthesis of ends and means, to arrive ata good solution. ThisThis isis aa creativecreative activity,activity,involvinginvolving imagination,imagination, intuitionintuition andand deliberatedeliberatechoicechoice..

Ove Arup

Temelji za uspješno konstruiranje

- znanja iz temeljnih znanosti: matematike, fizike

(mehanike, nauke o toplini, elektrotehnike), kemije i dr.

- znanja o svojstvima i obradi materijala,

- znanja o elementima strojeva, mehanizmima i prijenosnicima,


prijenosnicima,

- znanja iz metodičkog konstruiranja- znanja i iskustva u području na koje se konstrukcija odnosi,

- intuicija, stvaralačka sposobnost i

- odlučnost, upornost, optimizam i volja za suradnjom(KORISTITI TUðA ISKUSTVA!!!).


Arhimedov (287 – 212 BC) vijak


Leonardo Da Vinci(1452 – 1519)

Boeing List of “Desired Attributes of an Engineer”- A good understanding of engineering science fundamentals (mathematics

(including statistics), physical and life sciences, IT (far more than “computer literacy”)).

- A good understanding of design and manufacturing processes (i.e. understands engineering).

- A multi-disciplinary, systems perspective.- A basic understanding of the context in which engineering is practiced

(economics (including business practice), history, the environment, customer and societal needs).

- Good communication skills (written, oral, graphic, listening).


- Good communication skills (written, oral, graphic, listening).- High ethical standards.- An ability to think both critically and creatively – independently and

cooperatively.- Flexibility: the ability and self-confidence to adapt to rapid or major change.- Curiosity and a desire to learn for life.- A profound understanding of the importance of teamwork.Note: This is a list of basic, durable attributes into which can be mapped specific skills reflecting the diversity of the overall engineering environment in which we in professional practice operate. In specifying desired attributes (i.e., desired outcomes of the educational process), we avoid specifying how a given university goes about meeting industry needs. Curriculum development is viewed as a university task to be done in cooperation with their "customers," and in recognition of their own local resources and constraints. Industry, as an important customer, must be an active partner in this process.

“In educating engineers, we probably have thelargest challenge of any educational componentbecause we expect them to be technicallytechnicallycompetent,competent, goodgood managers,managers, goodgood economists,economists, goodgoodbusinesspeople,businesspeople, goodgood communicators,communicators, goodgood citizenscitizensandand internationalinternational leadersleaders.. Other than that the job is


andand internationalinternational leadersleaders.. Other than that the job iseasy.”

Winfred M. PhilipsDean of engineering

University of Florida in Gainesville

Hrvatsko izdanje (Profil, 2008.): “Odvažnost nade –Razmišljanja o obnavljanju američkog sna”:str. 24: “Volio bih kada bi u ovoj zemlji bilo manje odvjetnika, a više inženjera.”str. 143: U Kini svake


str. 143: U Kini svake godine diplomira 8 x više inženjera nego u SADu fludvostručiti savezno financiranje istraživanja u sljedećih 5 god. obučavajući još 100.000 inženjera (za to treba 42 milijuna USD).

Br. internet ureñaja: 1984.: 1.0001992.: 1.000.0002006.: 600.000.000

Internet se veličinom udvostruči svakih 5,32 godine.47.000.000 laptopa/god.2,7 milijardi upita mjesečno na Google.


2,7 milijardi upita mjesečno na Google.Optička vlakna mogu prenositi istodobno 150.000.000 telefonskih poziva (10e12 bit/s) što se udvostručuje svakih 6 mjeseci.2013.: super-računalo jače od ljudskog mozga.2023.: koštati će 1.000 USD.2049.: bit će jače od svih ljudskih mozgova.

Količina tehničkih informacija se udvostručuje svake 2 godine (1/2 onoga što student nauči na prvoj godini je zastarjelo na 3. godini) ... 2010. će to biti svaka 72 sata, a generira se 1,5e18 (exa) bytova informacija na godinu.Današnji učenik može očekivati 10-14 zaposlenja ... do svoje 38. godine (US dept. of labour).10 najtraženijih poslova 2010. nisu postojali 2004.


Mi pripremamo (ili bi barem trebali) učenike i studente za poslove koji još ne postoje i za korištenje tehnologija koje još nisu izmišljene (“besmrtnost”, eutanazija, e-papir, automatizirani automobili, GMO, genetska manipulacija, ...) da bi rješavali probleme (i etičke, pravičnosti, društvene odgovornosti, ...) za koje još ne znamo da postoje!

“Briga za čovjeka i njegovu sudbinu morauvijek biti u prvom planu svih nastojanjastručnjaka ... kakokako bibi stvaralaštvastvaralaštva našegnašeg umaumabilabila blagoslov,blagoslov, aa nene nesrećanesreća zaza čovječanstvočovječanstvo.Imajte to uvijek na umu kad radite na svojim


Imajte to uvijek na umu kad radite na svojimdijagramima i jednadžbama.”

Albert EinsteinCaltech, 1931

Zahtjevi pri konstruiranju

Tehnički zahtjevi:- Funkcionalna ispravnost: u odreñenom vijeku trajanja.- Tehnološka ispravnost: oblik konstrukcije treba biti

prilagoñen postupku proizvodnje da bi izrada i obrada bile što jednostavnije i jeftinije.


Zahtjevi ekonomičnosti:što manji troškovi konstruiranja, izrade/obrade, montaže i kontrole, transporta i skladištenja, eksploatacije (energija, materijal) i održavanja.

Zahtjevi tržišta:oblik, boja, veličina, izgled, …

2. Koncipiranje

1. Razjašnjavanje zadatkaIzrada liste zahtjeva

Konstrukcijski zadatakProces konstruiranja:


Proizvodnja (follow-up)

4. Konstrukcijska razrada

3. Projektiranje

2. Koncipiranje

1. Razjašnjavanje zadatkaIzrada liste zahtjeva

Konstrukcijski zadatak Tko, što, (do)kad, gdje, zašto, kakoInterdisciplinarnost ⇒ različita terminologija koju treba “prevesti”.

Zahtjevi koje proizvod mora ispuniti, a koje je poželjno da ispuni; mogućnosti za izradu.

Više varijanti rješenja koja se vrednujuuodnosunazahtjevepri konstruiranju (state-of-the-art).


Proizvodnja (follow-up)

4. Konstrukcijska razrada

3. ProjektiranjeKonkretizacija načelnog(ih) rješenja i utvrñivanje konačnog rješenja; ITERATIVNO → teh. dokumentacija.Odreñivanje oblika, izmjera, svojstva površina, materijala, načina izrade, … proizvoda ⇒tehnička dokumentacija.

Učenje iz vlastitih grešaka!!!

Design reviews

Design reviews


Functional

Requirements

(Events)

Words

Design

Parameters

(Idea)

Words &

Drawings

Analysis

Experiments,

Words, FEA,

Equations,

Spreadsheets…

References

Historical

documents,

www…

Risk

Words,

Drawings,

Analysis…

Counter-

measures

Words,

Drawings,

Analysis…

A list of independent functions that the design is to accomplish.

Ideally independent means to accomplish each FR. AN FR CAN

Economic (financial or maximizing score etc), time & motion, power, stress…

Anything that can help develop the idea including personal contacts,

High, Medium, Low (explain why) risk of development

Ideas or plan to mitigate each risk, including use of off-the-shelf known


accomplish. Series (1,2,3…) and Parallel (4a, 4b..) FRs (Events) can be listed to create the Function

Structure

FR CAN HAVE SEVERAL POTENTIAL DPs. The “best one” ultimately must be selected

stress…

EACH DP’s FEASABILITY MUST BE PROVEN.

Analysis can be used to create DPs!

contacts, articles, patents, web sites….

development assessment for each DP

known solutions

A. Slocum, MIT

Kontrola čvrstoće u

Geometrijsko oblikovanje uz izbor tehnologije izrade

Grubi proračunosnovnih dimenzija

Izbor materijala

Zadatak: konstruirati vratilo uz odreñene zahtjeve

Materijal zadovoljava

ne

da

A B C D E

d

Primjer iterativnog projektiranja:


Kontrola ostalih kriterija (zahtjeva)

Kontrola čvrstoće u kritičnim presjecima

A, B, C, D i E

Konstrukcijska razrada

Ostali kriteriji zadovoljenine

ne

da

A B C D E

Kriterij čvrstoće zadovoljen

da

H. Maudslay (Engl., 1771-1831 – 1. tokarski stroj za rezanje navoja, te mjerni mikrometar):

1. Get a clear notion of what you desire to accomplish, then you will probably get it.

2. Keep a sharp look-out upon your materials: get rid of every pound of material you can do without. Put yourself to the question, “what business has it there?” Avoid complexities and make everything as simple as possible.


complexities and make everything as simple as possible.3. Remember the get-ability of parts.

- Adaptacija postojećih rješenja.- Sustavna analiza procesa.- Koristiti prirodu kao model (biljke, ptice, ribe, …).- Ravnoteža izmeñu proračuna i eksperimenata.- Brainstorming (timski rad).

Izbor materijala

Tehnički zahtjevi:- Funkcionalna ispravnost: svojstva materijala (Rm, Re

(Rp0.2), Rd, E, G, tvrdoća, ρ, α, cp, λ, …) moraju odgovarati radnim uvjetima (naprezanja, temperature, režim rada, …).

- Tehnološka ispravnost: omogućiti što bolju i lakšu izradu i obradu (pogodnost materijala za lijevanje, prešanje,


i obradu (pogodnost materijala za lijevanje, prešanje, zavarivanje, strojnu obradu, toplinsku obradu, …) → ovisi i o broju izradaka:

Zahtjevi ekonomičnosti:što manji troškovi ovisni o materijalu (troškovi sirovine –standardizirani profili, izrade, obrade, transporta, …) ⇒kompromisno rješenje


Svojstva materijala: knjiga, strojarski priručnik (Kraut), Dubbel Handbook of ME (Springer, 1994), …

Obrada materijala

Površina konstrukcijskog elementa je hrapava, tj. karakterizirana nizom neravnina (posljedica obrade materijala) koje mogu izazvati:- smanjenje dinamičke čvrstoće,- trenje i habanje tarno (tribološki) opterećenih površina,- smanjenje stezanja izmeñu osovina i glavina → manja


- smanjenje stezanja izmeñu osovina i glavina → manja nosivost

- ubrzavanje korozije, …Fina obrada pak poskupljuje proizvodnju⇒ potrebno je pronaći optimum funkcionalnosti i ekonomičnosti: povrpovrššina mora biti ina mora biti ššto hrapavija kako bi to hrapavija kako bi

obrada bila jeftina, ali obavezno mora ispuniti zahtjeve obrada bila jeftina, ali obavezno mora ispuniti zahtjeve

funkcionalnostifunkcionalnosti..



Izbor tolerancija

Razne proizvodne tehnologije ⇒ proizvodi raznih točnosti i raznih hrapavosti površina. Ponekad promjena konstrukcije može tu dovesti do znatnog smanjenja troškova.

Temeljno pravilo: Grubo koliko je moguće, fino koliko je potrebno! 300%

Rea

ltiv

na

cije

na


0%

100%

200%

0 10 20 30 40

Tolerancija [µµµµm]

Rea

ltiv

na

cije

na

Pr.: smanjenje tolerancije sa 20 na 10 µm (Φ25H7 na Φ25H6) ⇒ povećanje troškova obrade za čak 80%.

PITANJA?


PITANJA?

Što smo naučili

- Što ćemo učiti u KE1 i što se od vas očekuje.- Što je konstruiranje i konstrukcijsko strojarstvo.- Čemu to služi.- Temelji za uspjesno konstruiranje: znanja iz

prirodnih znanosti, o obradi materijala, o elementima strojeva te o primjeni, ali i intuicija, stvaralaštvo, odlučnost, upornost, optimizam i timski


stvaralaštvo, odlučnost, upornost, optimizam i timskirad.

- Zahtjevi pri konstruiranju: tehnički, ekonomski i tržišni.

- Proces konstruiranja (iterativan) i njegova svojstva.- Važnost izbora materijala (tehnički i ekonomski

parametri), njegove obrade te izbora tolerancija (grubo koliko je moguće, fino koliko je potrebno).

Documents

KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI I - riteh.uniri.hr · PDF fileNumeričke metode u konstruiranju, Inženjerska vizualizacija, Konstrukcijski elementi III, Metodičko konstruiranje, Hidraulika