Detail předmětu

Konstruování strojů - mechanismy, 3D tisk a Solidworks

FSI-6KMAk. rok: 2022/2023

Během přednášek se studenti seznámí s mechanismy a pohony současných strojů a zařízení, jejich principy, konstrukcí a užitím. Představeny budou nejčastěji užívané kinematické a hydraulické mechanismy a elektrické a spalovací motory. Pozornost je také věnována mikroelektromechanickým systémům a motorům poháněným obnovitelnými zdroji energie. Diskutována bude i aplikace mechanismů v praxi, studenti se například seznámí s výkonnými pohony pro motorsport, návrhem vaček pro vysoké otáčky, konstrukcí nekonvenčních převodů nebo aplikací kloubových hřídelí.

V průběhu cvičení se studenti formou týmových projektů naučí základy modelování v Solidworku, a prakticky se seznámí s technologií 3D tisku při návrhu a konstrukci mechanismů i jejich samotné výrobě pomocí 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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

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 Filament Fabrication 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.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Přednášky, cvičení, laboratoře.

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. Do celkového hodnocení vstupuje samostatně vymodelovaný příklad v Solidworksu a poté dokončení projektu mechanismu (model v Solidworksu i vyrobený mechanismus na 3D tiskárně) a jeho prezentace.

Učební cíle

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. Při účasti na cvičeních je nezbytné, aby měl každý student svůj vlastní notebook. Náhrada zameškané výuky je v kompetenci vedoucího cvičení. 

 

Základní literatura

FRANCE, Anna Kaziunas. Make: 3D printing. Sebastopol: Maker Media, 2013, xv, 213 stran : ilustrace (převážně barevné). ISBN 978-1-4571-8293-8. (EN)
GEBHARDT, Andreas, Julia KESSLER a Laura THURN. 3D printing: understanding additive manufacturing. 2nd edition. Munich: Cincinnati: Hanser Publishers ; Hanser Publications, 2019, xvi, 204 stran : ilustrace ; 24 cm. ISBN 978-1-56990-702-3. (EN)
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)

Doporučená literatura

FRANCE, A. K. Make: 3D Printing: The Essential Guide to 3D Printers. 1st ed. Maker Media, Inc., December 13, 2013. ISBN 978-1457182938 (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.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-ZSI-P bakalářský

    specializace STI , 3 ročník, letní semestr, povinně volitelný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.
Ing. Tomáš Koutecký, Ph.D.
doc. Ing. Milan Klapka, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do mechanismů. Kinematika a dynamika klikového mechanismu.
2. Konstrukce klikového mechanismu. Vyvažování víceválcových motorů.
3. Kinematika a dynamika vačkových mechanismů. Výroba vaček.
4. Konstrukce rozvodových mechanismů. Variabilní časování rozvodů.
5. 3D tisk, principy a technologie.
6. Korigovaná ozubená kola a tvarové modifikace ozubení.
7. Nekonvenční ozubené převody. Převodovky sportovních vozidel.
8. Kloubové hřídele, stejnoběžné klouby, poloosy závodních vozů.
9. Spalovací motory, nekonvenční konstrukční řešení.
10. Elektrické motory a generátory. Hybridní pohony v motorsportu.
11. Větrné a vodní motory, nekonvenční realizace.
12. Mikroelektromechanické systémy. Akcelerometry a elektronické gyroskopy.
13. Shrnutí probírané látky.

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc.

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

Ing. Tomáš Koutecký, Ph.D.
Ing. Petr Křivohlavý

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

eLearning: aktuální otevřený kurz