Konstruování strojů - strojní součásti (FSI-5KS)

Cílem předmětu je poskytnout studentům základy pevnostního a konstrukčního návrhu strojních součástí pro samostatný návrh a posouzení základních strojních uzlů. Důraz je kladen na vztah mezi zatížením, materiálem, tvarem a spolehlivostí, na návrh proti porušení a na aplikaci norem a výpočtových postupů.

Po úspěšném absolvování předmětu bude student schopen:

- vysvětlit mechanismy a příčiny porušování základních strojních součástí při statickém i únavovém zatížení, včetně vlivu materiálu, povrchu, tření a mazání,

- navrhnouta zkontrolovat základní strojní součásti – spoje, mechanické pružiny, uložení a těsnění,

- zvolit vhodný typ součásti, materiál a způsob uložení s ohledem na funkci, životnost, bezpečnost, vyrobitelnost a údržbu,

- integrovat navržené součásti do jednoduchých strojních uzlů a sestav a ověřit jejich funkci pomocí výpočtu.

Student musí před zápisem předmětu:

• mít složenou zkoušku z předmětu Pružnost a pevnost I (4PP, 4PP-A),
• ovládat základy mechaniky a pružnosti a pevnosti (rovnováha soustav, vnitřní účinky v prutech, napětí, deformace, základní napěťové stavy, základy únavy materiálu),
• znát základní strojírenské materiály a jejich mechanické vlastnosti,
• ovládat technické kreslení podle ČSN/ISO,
• zvládat běžné inženýrské výpočty (jednotky, přepočty, čtení tabulek, diagramů a norem).

Vazby k jiným předmětům:
povinná prerekvizita: Pružnost a pevnost I [4PP]
povinná prerekvizita: Pružnost a pevnost I [4PP]

Klíčový předmět strojního inženýrství zaměřený na návrh a posouzení základních strojních součástí a spojů z hlediska funkce, pevnosti a životnosti. Studenti se naučí metodiku konstrukčního a pevnostního návrhu os a hřídelí, uložení, spojů a pružin s využitím norem a doporučení z inženýrské praxe. Předmět systematicky propojuje znalosti z mechaniky, pružnosti a pevnosti a materiálového inženýrství do ucelené metodiky návrhu strojních uzlů na bakalářské úrovni.

Předmět je zakončen vykonáním zkoušky po předchozím udělení zápočtu.

Zápočet potvrzuje, že se student aktivně účastnil práce během semestru a byl schopen správně a samostatně řešit zadané úlohy. Podmínkou udělení zápočtu je získání alespoň 50 bodů z maximálního počtu 100 bodů, které může student získat ve dvou testech konaných během semestru ve cvičeních. Body získané v průběhu semestru se nepřenášejí ke zkoušce.

Zkouškou se ověřuje komplexní zvládnutí látky vymezené v kartě předmětu a schopnost získané poznatky samostatně a tvůrčím způsobem aplikovat. Zkouška má písemnou a ústní část. Písemná část zkoušky je povinná pro všechny studenty, probíhá prezenčně a trvá 90 minut. Písemná část je hodnocena v rozmezí 0 až 100 bodů; pro úspěšné složení zkoušky musí student získat alespoň 50 bodů.

Ústní část zkoušky je dobrovolná. Mohou ji absolvovat pouze studenti, kteří v písemné části dosáhli 80–89 bodů a chtějí zlepšit hodnocení z klasifikačního stupně B na A. Výsledek ústní části může vést ke změně klasifikačního stupně z B na A, nebo ke zachování stupně B. Studenti, kteří v písemné části dosáhnou 90–100 bodů, jsou hodnoceni klasifikačním stupněm A bez absolvování ústní části. Celkové hodnocení předmětu je vyjádřeno klasifikačním stupněm ECTS podle Studijního a zkušebního řádu VUT.

1. Úvod do konstruování. Mezní stavy, návrhový součinitel, součinitel bezpečnosti.


2. Porušování způsobené statickým zatěžováním. Únavové porušování způsobené proměnným zatěžováním.


3. Osy a hřídele. Spoje hřídelem s nábojem.


4. Povrchy strojních součástí. Kontakt těles. Tření, mazání a opotřebení.


5. Valivá ložiska. Vztah mezi zatížením, trvanlivostí a spolehlivostí. Kombinované a proměnlivé zatížení.


6. Modifikovaná rovnice trvanlivosti. Kuželíková ložiska. Mazání ložisek a konstrukce uložení.


7. Rozdělení spojů. Pohybové šrouby. Spojovací šrouby.


8. Předepjaté šroubové spoje. Nýtové spoje.


9. Svarové, pájené a lepené spoje.


10. Šroubovité tlačné, tažné a zkrutné pružiny. Talířové a listové pružiny.


11. Teorie hydrodynamického mazání. Radiální kluzná ložiska s hydrodynamickým mazáním.


12. Radiální kluzná ložiska s tlakovým oběhovým mazáním. Radiální kluzná ložiska s mezným mazáním.


13. Rekapitulace a příprava ke zkoušce.

1. Analýza napětí a deformací.


2. Porušování způsobené statickým zatěžováním.


3. Únavové porušování způsobené proměnným zatěžováním. Kontrola deformací a kmitání hřídelí.


4. Únavové porušování způsobené proměnným zatěžováním.


5. Návrh a kontrola hřídele k meznímu stavu únavy.


6. Spojení hřídele s nábojem. Zápočtový test.


7. Návrh valivých ložisek pro uložení hřídele.


8. Šrouby zatěžované v ose šroubu.


9. Šroubové spoje zatěžované proměnným zatěžováním. Šroubové spoje zatížené kolmo k ose šroubu.


10. Svarové spoje.


11. Šroubové pružiny.


12. Kluzná ložiska. Zápočtový test.


13. Kluzná ložiska.