Zawartość miesięcznika nr 12/2013

Przedstawiono zastosowanie metody elementów brzegowych oraz systemu BEASY do rozwiązywania zagadnienia kontaktu oraz wyznaczania trwałości zmęczeniowej elementów maszyn. Jako obiekt badań i symulacji przyjęto przekładnie walcowe o zębach prostych. Wyniki badań zweryfikowano na stanowisku mocy zamkniętej własnej konstrukcji.

Słowa kluczowe: koła zębate, metoda elementów brzegowych, pękanie, kontakt zębów kół, trwałość zmęczeniowa

Porównano różne metody modelowania zarysu zębów kół walcowych wykorzystywanych w obliczeniach numerycznych w dostępnych systemach obliczeniowych MES i MEB. Zarys tzw. wzorcowy otrzymano z własnego preprocesora napisanego w systemie DELPHI, kolejne wygenerowano za pomocą systemów CATIA, INVENTOR, GearTeq. Dokonano porównania jakościowego otrzymanych modeli.

Słowa kluczowe: koła zębate, model CAD, obliczenia wytrzymałościowe

Przedstawiono metodykę projektowania typoszeregów przekładni zębatych z wykorzystaniem podejścia obiektowego. Opracowana metodyka opiera się na dwóch podstawowych filarach, tj. na własnościach programowania obiektowego polegających na rozdzieleniu złożonego problemu na obiekty przy wykorzystaniu pięciu podstawowych własności programowania obiektowego (takich jak: abstrahowanie, dziedziczenie, hermetyzacja, polimorfizm oraz wiązania dynamiczne), a także na własnościach projektowania typoszeregów.

Słowa kluczowe: obiektowo zorientowane, typoszereg, przekładnie zębate

Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych rozkładów indukcji pola magnetycznego w modelowym łożysku wzdłużnym smarowanym cieczą magnetyczną, pracującym w warunkach oddziaływania pola magnetycznego. Modyfikując płaskie powierzchnie ślizgowe geometrii bazowej, uzyskano „piki” indukcji wpływające na efekt samouszczelnienia w łożysku, a przez to na jego nośność.

Słowa kluczowe: łożysko wzdłużne, ciecz magnetyczna, pole magnetyczne

Zaprezentowano model mechanizmu pozycjonowania panelu słonecznego oraz wizualizację jego funkcjonowania przy zadanych parametrach. Model konstrukcji wykonano w systemie CAD, w programie Autodesk Inventor, a wizualizację przeprowadzono w środowisku Inventor Studio. Istotnym zagadnieniem było przeprowadzenie obliczeń i wykorzystanie wyników do sterowania położeniem mechanizmu z panelami.

Słowa kluczowe: wizualizacja, panel słoneczny, mechanizm pozycjonowania

Przedstawiono wykorzystanie metody funkcji sklejanych w obliczeniach sprzęgieł hydrokinetycznych z elektroreologiczną cieczą roboczą. Omówiono model średniej strugi wykorzystywany przy modelowaniu sprzęgła hydrokinetycznego. Przedstawiono obliczenia numeryczne kątów uderzenia α₁, α₂ strumienia cieczy o powierzchnię łopatek oraz prędkości uderzenia v₁, v₂ z wykorzystaniem metody funkcji sklejanych. Wyniki potwierdziły przydatność metody funkcji sklejanych w obliczeniach projektowych elementów maszyn, gdy potrzebne jest przybliżanie w określonym przedziale wartości funkcji w oparciu o dyskretne dane otrzymane z badań eksperymentalnych.

Słowa kluczowe: funkcja sklejana, ciecz elektroreologiczna, sprzęgła hydrokinetyczne

Przedstawiono systemy ekspertowe wspomagające proces konstruowania i eksploatacji przekładni hydrokinetycznej, to jest doradczy system ekspertowy wspomagający proces konstruowania przekładni hydrokinetycznej poprzez wybór optymalnego rozwiązania konstrukcyjnego dla wybranego środka transportu oraz diagnostyczny system ekspertowy wspomagający analizę i diagnozę uszkodzeń przekładni hydrokinetycznej. Systemy te utworzono w środowisku programowania Delphi 7 Enterprise oraz w programie PC-Shell. Bazy wiedzy systemów opracowano na podstawie opinii ekspertów, fachowej literatury z zakresu napędów hydrokinetycznych oraz uszkodzeń konstrukcji przekładni hydrokinetycznej.

Słowa kluczowe: systemy ekspertowe, przekładnia hydrokinetyczna

Przedstawiono problematykę modelowania cyfrowego i obliczeń numerycznych z zastosowaniem systemów CAD oraz MES w analizie propagacji naprężeń w podłożu powstałych pod wpływem oddziaływania układu jezdnego. Wykonano obliczenia opisujące wpływ kształtu protektora wybranych opon na wielkość i rozkład naprężeń. Zaproponowano metodę optymalnego wyboru geometrii bieżnika ze względu na minimalizację wartości naprężeń powstałych w podłożu w procesie interakcji układu pojazd - teren.

Słowa kluczowe: komputerowo wspomagane projektowanie, metoda elementów skończonych, badania układu pojazd - teren

Szeroki zakres zmian temperatur, jakiemu poddawane są opony podczas ich eksploatacji, wpływa bezpośrednio na twardość gumy bieżnika oraz boku opony. Konstrukcja opon, zastosowany materiał, ciśnienie oraz obciążenie determinują siły przenoszone na nawierzchnię drogi. Różnice materiału wykorzystywanego na bok i bieżnik opony warunkują różne ich twardości w zależności od temperatury, warunków otoczenia i nawierzchni drogi. Zmienne wartości twardości oddziałują zarówno na zmiany współczynnika przyczepności, jak i komfort jazdy odczuwany przez kierowcę oraz pasażerów. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów twardości boku i bieżnika letnich opon samochodu osobowego w warunkach letnich i zimowych.

Słowa kluczowe: opona, budowa opony, guma bieżnika opony, guma boku opony, twardość opon

Badano wpływ rozpraszania energii modelu stożkowego połączenia ciernego tulei z czopem. Model poddano deterministycznemu obciążeniu wzdłużnemu podczas fazy ruchu ustalonego. Dzięki podatności modelu i uwzględnieniu tarcia konstrukcyjnego połączenia cierne mogą być źródłem zmniejszania obciążenia dynamicznego występującego w układzie mechanicznym. Podstawowe zadanie dotyczyło wyznaczenia przemieszczeń względnych (w zależności od obciążeń zewnętrznych) i wyznaczenia oraz analizy pętli histerezy konstrukcyjnej w statycznych warunkach badanego układu mechanicznego. Badania doświadczalne miały na celu dobranie opisu tarcia matematycznego, który jest najbliższy modelowi rzeczywistemu i którego pole pętli histerezy jest zbliżone do pola histerezy doświadczalnej.

Słowa kluczowe: tuleja - czop, rozpraszanie energii, tarcie konstrukcyjne, pętla histerezy

Przedstawiono metodykę postępowania podczas projektowania bezzałogowego aparatu latającego wraz z opracowaniem etapu projektowania układu płatowca. Obejmuje on dobór profilu lotniczego, rozmieszczenie elementów płatowca oraz analizę aerodynamiczną opracowanego układu. Do czynności projektowych zastosowano program XFLR5. Przy modelowaniu układu płatowca program ten posługuje się mieszaną metodą panelową i siatki wirowej. Projektowany samolot bezzałogowy przeznaczony był do udziału w zawodach Air Cargo Challenge 2013.

Słowa kluczowe: CAx, BAL, proces projektowy płatowca, analiza aerodynamiczna

Przedstawiono etap konstrukcyjno-technologiczny projektu samolotu bezzałogowego z wykorzystaniem zaawansowanych sposobów modelowania (np.: modelowanie wieloobiektowe, hybrydowe). Opisano model masowy platformy latającej, uwzględniający wykorzystane materiały inżynierskie. W tym celu zastosowano system 3D MCAD - Solid-Works. Przedstawiono również technologie wykorzystujące dane CAD do wytwarzania komponentów płatowca (np.: wycinanie laserowe, wykonanie foremników do laminowania, wydruk 3D).

Słowa kluczowe: CAx, BAL, modelowanie geometryczne, model strukturalno-masowy

Praca dotyczy zagadnień modelowania inżynierskiej wiedzy projektowej w procesie rozwiązywania kompleksowych zadań projektowych z zastosowaniem metod optymalizacji wielodyscyplinowej. Celem tych działań jest zapewnienie możliwości uchwycenia wiedzy, która powstaje przy okazji rozwiązywania zadań optymalizacji wielodyscyplinowej. Przedstawiono koncepcję narzędzi wspomagających proces zarządzania zamodelowaną wiedzą.

Słowa kluczowe: modelowanie wiedzy, optymalizacja wielodyscyplinowa

Przedstawiono projekt manipulatora o czterech stopniach swobody oraz jego kinematykę. Ideą projektu była budowa manipulatora z łatwo dostępnych materiałów, zoptymalizowanego do przenoszenia niewielkich i lekkich przedmiotów. Wyprowadzono równania kinematyki prostej i odwrotnej. Model symulacyjny opracowano w programie SolidWorks na podstawie obiektu rzeczywistego. Do symulacji ruchu zastosowano środowisko Matlab. W artykule zostały porównane wyniki badań teoretycznych, symulacyjnych i eksperymentalnych.

Słowa kluczowe: manipulator, kinematyka

Przedstawiono zagadnienie optymalizacji cyklu roboczego manipulatora 3R realizowanego w trójwymiarowej przestrzeni. Za kryterium optymalizacji przyjęto minimalizację obciążeń (momentów) w aktuatorach manipulatora, natomiast jako zmienne decyzyjne - parametry cyklu roboczego - chwilę załączenia oraz prędkość nominalną w każdym rozpatrywanym aktuatorze. Założono odpowiednie ograniczenia wartości zmiennych decyzyjnych. Jako algorytm optymalizacyjny zastosowano algorytm roju cząstek. Wykonano przykładowe obliczenia numeryczne, a ich wyniki zostały przedstawione w pracy.

Słowa kluczowe: manipulator, dynamika, optymalizacja, cykl roboczy

Zaprezentowano metodę projektowania nowatorskiego napędu wodnego, któremu nadano nazwę „pędnik wodno-odrzutowy” i który ma być alternatywną wobec powszechnie stosowanych śrub napędowych. Na podstawie badań opracowano projekt koncepcyjny, a następnie zrealizowano budowę jego prototypu. Opracowano: dokumentację konstrukcyjną urządzenia, rysunki zestawieniowe i wykonawcze, dokumentację procesów technologicznych wykonania części oraz montażu. Następnie wykonano części, zmontowano i uruchomiono prototyp. Testy terenowe prototypu umożliwiły wykonanie badań i potwierdziły słuszność założeń konstrukcyjnych przyjętych w fazie projektu koncepcyjnego.

Słowa kluczowe: pędnik wodno-odrzutowy, projektowanie, sterowanie

Zaprezentowano opis wybranego projektu nanostruktury budowanej z wykorzystaniem odpowiednika programów CAD używanych powszechnie w przemyśle. Przedstawiono skrótowo opis procesu projektowania nanołożyska. Omówiono kolejne etapy projektu, montaż i uruchomienie symulacji pracy nanołożyska. W ramach laboratoriów dydaktycznych prowadzono kilka projektów, począwszy od prostych struktur (budowa cząsteczki wody czy benzenu) do wykorzystania tych struktur w nanołożyskach, nanoprzekładniach, czy też nanosilnikach.

Słowa kluczowe: CAD, nanostruktura, projektowanie, nanołożyska

Powstanie bioniki spowodowało, że badania przyrodnicze stały się inspiracją dla innowacyjnych rozwiązań technicznych. Przedstawiono projektowanie maszyn i urządzeń ukierunkowane na wykorzystanie wzorców występujących w przyrodzie. Wymaga to współpracy z przyrodnikami, ale stwarza nowe możliwości. Realizacja takich projektów złożonych obiektów technicznych na potrzeby określonych odbiorców jest trudnym, wieloetapowym i kosztownym procesem. Możliwości takie mają: wielkie organizacje rządowe, jednostki naukowo-dydaktyczne, uniwersytety techniczne i duże firmy. Kolejną grupą są projekty realizowane przez niewielkie, wyspecjalizowane zespoły lub nawet pojedyncze osoby na uczelniach technicznych. W tych okolicznościach zapoznanie studentów z bioniką jest konieczne i stwarza ogromne możliwości, gdyż poszerza światopogląd i pobudza kreatywność. Na uczelniach powinny być tworzone pracownie budowy prototypów. Należy także zwiększyć opiekę patentową nad nowatorskimi rozwiązaniami.

Słowa kluczowe: bionika, projektowanie innowacyjne, kreatywność

Głównym celem pracy jest zaadaptowanie modelu matematycznego Gubanova do opisu odpowiedzi Specjalnych Struktur Granulowanych na zadane wymuszenie ściskające. Kalibracja reologicznych modeli materiałowych jest zadaniem stosunkowo trudnym, zwłaszcza ze względu na dużą liczbę parametrów materiałowych oraz wrażliwość układu na zmiany ich wartości. Zakres pracy obejmował adaptację wspomnianego modelu do opisu procesu jednoosiowego ściskania cylindrycznych próbek materiałowych wypełnionych granulatem polipropylenowym (PP). Uwzględniono trzy różne wartości podciśnienia wewnętrznego oraz stałą prędkość odkształcenia próbek badawczych.

Słowa kluczowe: Specjalne Struktury Granulowane, modelowanie, badania doświadczalne

Artykuł jest poświęcony wybitnym historycznym postaciom naszej cywilizacji (filozofom, artystom, naukowcom), którzy wnieśli istotny wkład do rozwoju metodologii procesu projektowania oraz rozwoju technik wspomagających ten proces. W Polsce taką postacią był prof. Jerzy Wróbel – główny organizator i animator cyklicznej konferencji naukowej poświęconej metodom i środkom komputerowego wspomagania projektowania. W artykule przedstawiono wkład, jaki wnieśli Euklides, Leonardo da Vinci, Hachette, Babbage, Willis oraz Reuleaux do rozwoju wspomagania procesu projektowania maszyn.

Słowa kluczowe: projektowanie, maszyna, maszyna, wspomaganie, rozwój, historia

Przedstawiono zagadnienia związane z jakością smarowania, a szczególnie z powstawaniem warstwy smarnej w strefie zazębienia współpracujących ze sobą kół zębatych. Warstwa ta nazywana jest filmem olejowym powstającym w określonych warunkach. Jej zadaniem jest oddzielenie styku metalicznego powierzchni bocznych zębów, będących ze sobą w przyporze. Warunki powstawania filmu olejowego są bardzo zróżnicowane w poszczególnych punktach przyporu na wysokości czynnej zęba. Przy ocenie jakości smarowania uwzględniono też chropowatość współpracujących ze sobą powierzchni bocznych zębów.

Słowa kluczowe: przekładnia zębata, smarowanie, film olejowy, chropowatość powierzchni

Przedstawiono fragment prac badawczych nad metodą obróbki uzębień kół przekładni stożkowych o krzywoliniowej linii zębów na uniwersalnych obrabiarkach CNC typowymi frezami trzpieniowymi (palcowymi i kulistymi). Zaprezentowano metodę analizowania wygenerowanych w systemie 3D CAM ścieżek narzędzi do obróbki uzębienia stożkowego o krzywoliniowej linii zębów. Skupiono się na strategii obróbki wykończeniowej powierzchni bocznych zębów oraz porównywano ich parametry, które wpływają na dokładność obróbki oraz czas skrawania. Wynikiem analiz były mapy odchyłek wykonane w programie stosowanym w inżynierii odwrotnej.

Słowa kluczowe: zębate przekładnie stożkowe, obrabiarki CNC, systemy 3D CAM

Przedstawiono procedury obliczeniowe dotyczące połączeń kształtowych zawarte w systemach komputerowego wspomagania projektowania: Autodesk Inventor Professional i Quickfinder Professional. Wskazano na potrzebę konsultacji przekładów tekstów programów obcojęzycznych z krajowym środowiskiem inżynierskim w celu zapewnienia spójności i poprawności nazewnictwa. Opisano szczegółowy tok postępowania podczas doboru cech geometrycznych, materiałowych, dynamicznych, technologicznych oraz procedurę modelowania trójwymiarowego połączenia wielowypustowego.

Słowa kluczowe: projektowanie połączeń kształtowych, wspomaganie projektowania