Upload
others
View
17
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TASARIM
MAKİNE ELEMANLARI I
Oda numaram : 255 (Makine Mühendisliği bölümü II. kat)
E-posta adresi : [email protected]
Prof. Dr. İrfan KAYMAZ
2/25Makine Elemanları I
Her hafta ders konusu ile ilgili slaytlar dersin web sayfasından elde edilebilir.
Makine elemanları dersinde kullanılacak formüller dersi veren öğretim üyesi tarafından verilecektir.
Verilen ödevler, herhangi bir kelime işlemci programı kullanarak bilgisayar ortamında hazırlanacaktır. Ödev deki hesaplamalar MATLAB kullanılarak elde edilecektir. Eğer çizim içeriyorsa Pro/Engineer kullanılarak çizimler yapılması gerekmektedir.
http://muhserv.atauni.edu.tr/makine/ikaymaz/makel
Dönem Projesi:
Bir tasarım problemini öğrencilerin çözmesi beklenen ödev. Beş öğrenci civarında oluşturulan gruplar ..
3/25Makine Elemanları I
Amaç
Öğrencilerin, mekanik sistemlerde kullanılan makine elemanlarının analiz ve
tasarımı konularında gerekli bilgilere vakıf olmalarını sağlamak
Makine tasarımında hayal güçlerini, yaratıcılık ve önsezilerini geliştirmek,
tecrübe kazandırmak
Öğrencilerin makine elemanlarında ortaya çıkan çeşitli sorunları
anlamalarında yardımcı olmak
Temel İçerik
Gerilme
Gerilme-şekil değiştirme ilişkisi
Kesit tesirleri: kuvvet, moment diyagramları
Basit eğilme
Burulma
Toleranslar
Malzeme bilgisi: Elastisite modulu, young modulu, Akma gerilmesi, çeki mukavemeti,
4/25Makine Elemanları I içeriği
Hafta İçerik
1. HAFTA Konstrüksiyon faaliyeti ve bu faaliyet içinde makine elemanları
bilgisinin önemi
2. HAFTA Makine elemanlarının hesap, şekillendirme ve kullanım esasları.
3. HAFTA Makine elemanlarının hesap, şekillendirme ve kullanım esasları
4. HAFTA Miller ve akslar
5. HAFTA Mil-Göbek Bağlantıları
6. HAFTA Mil-Göbek Bağlantıları
7. HAFTA Bağlama ve Hareket Cıvatalarının tanımlanması
8. HAFTA Bağlama ve Hareket Cıvatalarının tasarımı ve analizi
9. HAFTA Kaynak , Lehim, Yapıştırma ve Perçin Bağlantıları
10. HAFTA Yaylar
11. HAFTA Triboloji
12. HAFTA Kaymalı ve yuvarlanmalı yataklar
13. HAFTA Dişlilerin Genel tanıtımı
14. HAFTA Dişlilerin tasarımı ve analizi
5/25
Makine, enerji, veya güç üreten, ileten, değiştiren veyabiriktiren sistemlerdir. Kuvvet makineleri ve iş makineleriolmak üzere iki ana grupta toplanır.
Kuvvet makineleri, iş ve enerji üretmek amacıyla icat edilmiş,bir enerji kaynağı tarafından tahrik edilen; enerji kaynağıolmadan iş üretemeyen makinelerdir.
İş makineleri, iş yapmak amacıyla imal edilen ve kuvvetmakineleri tarafından tahrik edilen, kuvvet makineleriolmadan iş üretemeyen makinelerdir.
Makine ve makine elemanları tanımı
6/25
İŞ: Kuvvet ile bunun etkisiyle kuvvet doğrultusunda hareketeden bir cismin aldığı yoldur. (1 Nm= 1 Joule)
ENERJİ: İş yapma yeteneğidir. (Joule)
GÜÇ: İş yapılma hızıdır. (1 Watt = 1 Joule/s)
Giriş
• Isı,Kimyasal enerjiNükleer enerji
Kuvvet Makinası
• İçten yanmalı motor v.s.
Çıkış
• Mekanik enerji
Giriş
• Mekanik enerji
Kuvvet Makinası
• Takım tezgahı v.s.
Çıkış
• İş yapabilecek enerji
Kuvvet Makinesi
İş Makinesi
Makine ve makine elemanları tanımı
7/25
Makine elemanları, çok farklı fonksiyon ve konstrüksiyondakimakine parçalarını ele alarak ortak bir değerlendirme tekniğiüretmektir.
Makine elemanları, kuvvet ve kuvvet çifti ileten, belirli birfonksiyonu üstlenen, kendine has hesaplama ve şekillendirmemetotlarına sahip, birbirlerine göre hareketli veya sabit olan,birinden diğerine hareket ileten, basit veya bir çok parçadanoluşan sistemlerdir. Makine elemanları bilimi, makineelemanlarının konstrüksiyonunu yani hesaplama veşekillendirme ilkelerini inceler.
Makine elemanlarının ana konuları, bağlama elemanları,taşıma elemanları, destek elemanları, enerji biriktirmeelemanları, irtibat elemanları, güç ve hareket iletimelemanlarıdır.
Makine ve makine elemanları tanımı
8/25
Makine Elemanları
Bağlama elemanları
Çözülebilen
Civata
Mil-göbek
Pim-perno
Çözülemeyen
Kaynak
Lehim
Perçin
Yapıştırıcı
Taşıma elemanları
Mil ve aks
Destek elemanları
Kaymalı ve yuvarlanmalı
yataklar
Enerji biriktirme elemanları
Yaylar
İrtibat elemanları
Kaplin
Kavrama
Fren
Güç ve hareket iletim
elemanları
Dişli çarklar
Sürtünmeli çarklar
Kayış-kasnak mekanizmaları
Zincir-kasnak mekanizmaları
Makine ve makine elemanları tanımı
9/25Makine ve makine elemanları tanımı
Bağlama elemanları, iki veya daha çok elemanı birbirine veyamakinaları temele bağlayan elemanlardır. Bunlara kaynak,lehim, yapıştırma, perçin, civata, pim, perno, kama, mil, sıkıgeçme bağlantıları örnek olarak verilebilir.
10/25Makine ve makine elemanları tanımı
Mekanik enerji biriktirme elemanları, belirli bir enerjiyi şekildeğiştirme ile biriktiren ve bunu istenildiği durumda geriveren elemanlardır. Örneğin yaylar.
11/25Makine ve makine elemanları tanımı
Taşıma elemanları, dişli çark, kasnak, volan gibi silindirikdönel elemanları taşıyan elemanlardır. Örneğin mil, aks.
12/25Makine ve makine elemanları tanımı
Destekleme elemanları, genellikle hareket halindekielemanları desteklemek amacıyla kullanılır. Örneğin kaymalıyataklar.
13/25Makine ve makine elemanları tanımı
İrtibat elemanları, iki eleman arasında genellikle eksenelyönden irtibat sağlayan elemanlardır. Örneğin kaplin vekavramalar.
14/25Makine ve makine elemanları tanımı
Güç ve hareket iletim elemanları, makinanın esasfonksiyonunu yerine getiren ve makinanın güç kaynağından işkısmına doğru enerji akışını sağlayan elemanlardır. Örneğindişli çark, kayı kasnak mekanizmaları, zincir bağlantıları..
15/25Konstrüksiyon
Konstrüksiyon, herhangi bir teknik sistemin ödevinibelirlenmesi, uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması,bu prensipleri sağlayan elemanların seçimi, bunların montajve parça resimlerinin hazırlanmasına kadar geçen bütünfaaliyetleri kapsamaktadır.
Tasarım
Hesaplama ve
şekillendirme
Konstrüksiyon
Tasarım=
Sistematik konstrüksiyon
Hesaplama ve şekillendirme=
Makine elemanları
16/25Tasarım
Tasarım yapmak, belirli bir ihtiyacı karşılayacak bir plan formüle etmekveya bir problemi çözmektir.
Eğer bu plan fiziksel bir realite ortaya çıkaracaksa yani bir ürün eldeedilecekse, bu ürün aşağıda belirtilen özellikleri taşımalıdır:
Fonksiyonel: Ürün belirtilen ihtiyacı gidermeli ve müşteriyi memnunetmelidir.
Emniyetli: Ürün çevreye, kullanıcıya zarar vermemelidir.
Güvenilir: Belirlenen süre zarfınca ürün kendisinden beklenilenfonksiyonları yerine getirmelidir.
Rekabetçi: Ürün piyasada bir yarışçıdır.
Kullanılabilirlik: Ürün kullanıcı dostu olmalıdır.
Üretilebilirlik: Ürün minimum parça sayısına sahip olmalı, seriüretime uygun olmalı
Pazarlanabilirlik: Ürün, hedef kitlenin alım gücüne uygun olmalı,
17/25Tasarım
Bir mühendislik tasarımına başlamak için mühendisinönünde çözülmesi zorunlu somut bir sorun bulunmalıdır.Sorun ve gereksinme ortaya konduktan sonra tasarımcı,tasarım sürecinde belli başlı üç etkinlikte bulunur;
Yaratıcılık: Zihinsel etkinlik.
Karar verme: Tasarım sürecinde çeşitli aşamalarda ortayaçıkan seçenekler ve yöntemler arasında en uygun olanıseçmek.
Modelleme: Mühendislik bilgi birikiminin hesaplamayöntemleri ile tasarıma uygulanması.
Bir tane saati olan zamanı bilir, ancak iki saati olan saatin kaç olduğundan hiçbir zamanemin olamaz.
18/25Tasarım
Tasarımın temel felsefesi Asimow tarafından özetlenmiştir.
Bilimsel ve teknolojik etkiler
Tasarım bilgileri
Tasarım süreci
Geri besleme
Tasarımın irdelenmesi
İş
Tasarım ürünü
Kabul edilemez
Kabul edilemez
Tasarım ürünü
Ta
sarı
m d
üze
yi
Zaman
Mükemmel tasarım
19/25Tasarımın aşamaları
Hedef
Ödev(Teknik özellikler, özel istekler)
Çalışma prensiplerinin saptanması
Ön şekillendirme alternatifleri (temel prensiplere uygun kinematik tertip)
Fizibilite analizi(ekonomik ve teknolojik)
Şekillendirme(genel teknik isteklere uygun)
Montaj ve detay resimleri
Prototip
Üretim
Teknik ve ekonomik analiz
20/25Tasarım
ÖrnekAğız açıklığı en fazla 400mm olacak, her türlü geometride ve sertliktemalzemeyi sıkıştırabilecek, küçük veya büyük atölye kullanımına uygun,satış fiyatı en fazla 20 TL olacak ve yıllık 20.000 adet üretilecek birmengene tasarımı yapınız.
DeğerlendirmeMaliyet (kar edilebilir mi?), Sıkıştırma yöntemi ve çene tasarımı, Sistemingövde tasarımı, Hesaplamalar ve güvenilirlik, Standartlara uygunluk vegörünüm
Kinematik analizi
Kuvvet analizi
Görünüş, renk, estetik vb.
Parça tasarımı (Mukavemet)
Modifikasyon (malzemenin elverişli olup olmaması
Sınırlamalar (ağırlık, yer)
ÜretilebilirlikPazarlamaÖmürgüvenilirlik
21/25Tasarım
ÖRNEK:
Ali endüstriyel fırınlar üreten bir firmada baş mühendis olarak çalışmaktadır. Birfirma, mevcut fabrikasına bu fırınlardan kurmak istemektedir ve bu işi MühendisAli’nin firmasına verir.
Mühendis Ali’nin çözmesi gereken teknik konular:
Enerji kaynağı: Fırınların sıcaklığını yükseltmek için
Fırının yeri: Malzeme transferi için en optimum yer
Güvenlik: Herhangi bir işçi fırın için de unutulmayacak!!!
Ve diğer pek çok problem????
Mühendis Ali işi zamanında tamamlar.
Ancak belirli bir süre sonra şikayetler başlar ????
Fırının fanı: Titreşim meydana getirmektedir.
Sonuç
Hava girişi yer değiştirilir ancak firmaya pahalıya patlar.
22/25Tasarım
BU ÖRNEKTEN ALINACAK DERSLER:
Tasarım, sadece teknik hesaplamalar değildir.
İlgili herkesin görüşü alınmamış bir tasarım birproblemler yumağıdır.
İlgili kişilerin görüşlerinin alınması tasarımcınınproblemidir.
23/25Emniyet katsayısı
Mukavemet hesaplarında takip edilecek adımlar.
Dış etkilerF, M
KesitA, W, I
Mukavemet sınırı
Emniyet katsayısı
Nominal gerilme
Emniyet Gerilmesi
Mukavemet Şartı
Boyutlandırma Yük taşımakabiliyet
Kontrol
24/25Emniyet katsayısı
Bir elemanın dış kuvvetlere karşı dayanımı için boyut ve mukavemethesabı yapılır. Ancak;• Çok defa elemanı zorlayan kuvvet veya momentin büyüklüğü, doğrultusu ve
zaman içinde değişimleri tam olarak bilinmez. Bazı hallerde kütle, frenleme, ısıkuvveti gibi bir takım kuvvetlerin hesaplanması zordur ve bunların tespiti içinyaklaşık yöntemler kullanılır.
• Elemanda meydana gelen gerilmeler mukavemet kanunlarına göre hesaplanır.Mukavemet kanunları ise basit cisim olan çubuğu esas alır. Makine elemanlarıise çubuktan çok farklı cisimler olduklarından matematiksel model kurulurkenbir çok hata yapılabilir.
• Mukavemet kanunları, ideal özelliklere sahip malzemeler (tam elastik,homojen, izotrop gibi) için tanımlanır. Gerçekte tüm elemanların yapıldıklarımalzemeler bu özelliklere sahip değildir.
• Isıl işlem, soğuk çekme, kaplama gibi işlemler malzeme mukavemetine etkieder Bu etkiler tam olarak tespit edilip hesaplara alınamamaktadır.
• Çevre şartları ve zaman da malzeme mukavemetine etki eden diğerunsurlardandır. Bu etkilerin hesaplara katılması zordur.
Yukarıda sıralanan sebeplerden dolayı elemanlar hiçbir şekilde kendisiiçin tehlikeli olabilecek sınır değerlere kadar yüklenemez. Daima biremniyet payı bırakılmalıdır.
25/25Emniyet katsayısı
Gelecek Hafta...
Mukavemet Esasları