Download pdf - MAKİNE ELEMANLARI I - Atatürk Üniversitesimuhserv.atauni.edu.tr/makine/ikaymaz/makel/lecture_notes/DERS_NOTU_1... · Mil-göbek Pim-perno Çözülemeyen Kaynak Lehim Perçin Yapıtırıcı

TASARIM

MAKİNE ELEMANLARI I

Oda numaram : 255 (Makine Mühendisliği bölümü II. kat)

E-posta adresi : [email protected]

Prof. Dr. İrfan KAYMAZ

mailto:[email protected]

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


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.


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


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.


Mekanik enerji biriktirme elemanları, belirli bir enerjiyi şekildeğiştirme ile biriktiren ve bunu istenildiği durumda geriveren elemanlardır. Örneğin yaylar.


Taşıma elemanları, dişli çark, kasnak, volan gibi silindirikdönel elemanları taşıyan elemanlardır. Örneğin mil, aks.


Destekleme elemanları, genellikle hareket halindekielemanları desteklemek amacıyla kullanılır. Örneğin kaymalıyataklar.


İrtibat elemanları, iki eleman arasında genellikle eksenelyönden irtibat sağlayan elemanlardır. Örneğin kaplin vekavramalar.


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


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.


Gelecek Hafta...

Mukavemet Esasları