imal usulleri ders slatyları

MAKİNE ELEMANLARI
DERS SLATYLARI
T E M EL B İ L G İ L ER
Prof. Dr. İrfan KAYMAZ
Prof. Dr. Akgün ALSARAN
Arş. Gör. İlyas HACIALİHOĞLU
Oda numaram
: 333 (Makine Mühendisliği bölümü 3. kat)
E-posta adresi
: [email protected]
• Ders notlarını pdf halinde alabilirsiniz (http://muhserv.atauni.edu.tr/makine/akgun/index.html).
• 1 proje ve 2 ödev verilecek.
• Değerlendirme: 0.35xVize1+0.2xProje+0.05Ödev+0.4xFinal
Makine Elemanları I
2/29
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
 Kesit tesirleri: kuvvet, moment diyagramları
 Basit eğilme
 Burulma
 Toleranslar
 Malzeme bilgisi: Elastisite modulu, young modulu, akma gerilmesi, çekme
mukavemeti,
 Makine Elemanları ve uygulamalar
Makine Elemanları I
3/29
Halil CAKIR – Mustafa KOCAGUL, Bitirme Ödevi, DEÜ
Makine Elemanları I
4/29
Hafta
İçerik
1. HAFTA
Makine Elemanları tasarımı ve tasarım süreci
2. HAFTA
Makina elemanlarının hesap, şekillendirme ve kullanım esasları
3. HAFTA
Tasarımda emniyet katsayısı
4. HAFTA
Metallerin yorulması ve dinamik mukavemet sınırları
5. HAFTA
Toleranslar
6. HAFTA
Akslar ve miller
7. HAFTA
Bağlama Elemanları, kamalar
8. HAFTA
Bağlama elemanları, sıkı ve sıkı geçme hesapları
9. HAFTA
Cıvata bağlantıları
10. HAFTA
Vida mekanizmaları, konstrüksiyon esasları
11. HAFTA
Perçin bağlantıları
12. HAFTA
Kaynak ve Lehim hesapları
13. HAFTA
Yaylar ve hesapları
14. HAFTA
Yaylar, konstrüksiyon esasları
Makine Elemanları I içeriği
5/29
Makine, enerji, veya güç üreten, ileten, değiştiren veya
biriktiren sistemlerdir. Kuvvet makineleri ve iş makineleri
olmak üzere iki ana grupta toplanır.
Kuvvet makineleri, iş ve enerji üretmek amacıyla icat edilmiş,
bir enerji kaynağı tarafından tahrik edilen; enerji kaynağı
olmadan iş üretemeyen makinelerdir.
İş makineleri, iş yapmak amacıyla imal edilen ve kuvvet
makineleri tarafından tahrik edilen, kuvvet makineleri
olmadan iş üretemeyen makinelerdir.
Makine ve makine elemanları tanımı
6/29
İŞ: Kuvvet etkisiyle kuvvet doğrultusunda hareket eden bir
cismin aldığı yoldur. (1 Nm= 1 Joule)
GÜÇ: İş yapılma hızıdır. (1 Watt = 1 Joule/s)
ENERJİ: İş yapma yeteneğidir. (Joule)
Kuvvet
Makinesi
• Isı,
Kimyasal enerji
Nükleer enerji
İş
Makinesi
Kuvvet
Makinası
Giriş
• İçten yanmalı
motor v.s.
Kuvvet
Makinası
Giriş
• Mekanik enerji
• Takım tezgahı
v.s.
Makine ve makine elemanları tanımı
Çıkış
• Mekanik enerji
Çıkış
• İş yapabilecek
enerji
7/29
Makine elemanları, çok farklı fonksiyon ve konstrüksiyondaki
makine parçalarını ele alarak ortak bir değerlendirme tekniği
üretmektir.
Makine elemanları, kuvvet ve kuvvet çifti ileten, belirli bir
fonksiyonu üstlenen, kendine has hesaplama ve şekillendirme
metotlarına sahip, birbirlerine göre hareketli veya sabit olan,
birinden diğerine hareket ileten, basit veya bir çok parçadan
oluşan sistemlerdir.
Makine elemanları bilimi, makine
elemanlarının konstrüksiyonunu yani hesaplama ve
şekillendirme ilkelerini inceler.
Makine elemanlarının ana konuları, bağlama elemanları,
taşıma elemanları, destek elemanları, enerji biriktirme
elemanları, irtibat elemanları, güç ve hareket iletim
elemanlarıdır.
Makine ve makine elemanları tanımı
8/29
Makine
Elemanları
Bağlama
elemanları
Çözülebilen
Taşıma
elemanları
Çözülemeyen
Mil ve aks
Destek
elemanları
Kaymalı ve
yuvarlanmalı
yataklar
Enerji
biriktirme
elemanları
Yaylar
İrtibat
elemanları
Güç ve hareket
iletim
elemanları
Kaplin
Dişli çarklar
Civata
Kaynak
Kavrama
Sürtünmeli
çarklar
Mil-göbek
Lehim
Fren
Kayış-kasnak
mekanizmaları
Pim-perno
Perçin
Zincir-kasnak
mekanizmaları
Yapıştırıcı
Makine ve makine elemanları tanımı
9/29
Bağlama elemanları, iki veya daha çok elemanı birbirine veya
makinaları temele bağlayan elemanlardır. Bunlara kaynak,
lehim, yapıştırma, perçin, civata, pim, perno, kama, mil, sıkı
geçme bağlantıları örnek olarak verilebilir.
Makine ve makine elemanları tanımı
10/29
Mekanik enerji biriktirme elemanları, belirli bir enerjiyi şekil
değiştirme ile biriktiren ve bunu istenildiği durumda geri
veren elemanlardır. Örneğin yaylar.
Makine ve makine elemanları tanımı
11/29
Taşıma elemanları, dişli çark, kasnak, volan gibi silindirik
dönel elemanları taşıyan elemanlardır. Örneğin mil, aks.
Makine ve makine elemanları tanımı
12/29
Destekleme elemanları, genellikle hareket halindeki
elemanları desteklemek amacıyla kullanılır. Örneğin kaymalı
yataklar.
Makine ve makine elemanları tanımı
13/29
İrtibat elemanları, iki eleman arasında genellikle eksenel
yönden irtibat sağlayan elemanlardır. Örneğin kaplin ve
kavramalar.
Makine ve makine elemanları tanımı
14/29
Güç ve hareket iletim elemanları, makinanın esas
fonksiyonunu yerine getiren ve makinanın güç kaynağından iş
kısmına doğru enerji akışını sağlayan elemanlardır. Örneğin
dişli çark, kayış kasnak mekanizmaları, zincir bağlantıları..
Makine ve makine elemanları tanımı
15/29
Konstrüksiyon, herhangi bir teknik sistemin belirlenmesi,
uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması, bu prensipleri
sağlayan elemanların seçimi, bunların montaj ve parça
resimlerinin hazırlanmasına kadar geçen bütün faaliyetleri
kapsamaktadır.
Tasarım
Tasarım
=
Sistematik konstrüksiyon
Konstrüksiyon
Hesaplama ve şekillendirme
=
Makine elemanları
Hesaplama
ve
şekillendirme
Konstrüksiyon
16/29
Konstrüksiyon
17/29
Tasarım yapmak, belirli bir ihtiyacı karşılayacak bir plan formüle etmek
veya bir problemi çözmektir.
Eğer bu plan fiziksel bir realite ortaya çıkaracaksa yani bir ürün elde
edilecekse, bu ürün aşağıda belirtilen özellikleri taşımalıdır:
 Fonksiyonel: Ürün belirtilen ihtiyacı gidermeli ve müşteriyi memnun
etmelidir.
 Emniyetli: Ürün çevreye, kullanıcıya zarar vermemelidir.
 Güvenilir: Belirlenen süre zarfınca ürün kendisinden beklenilen
fonksiyonları yerine getirmelidir.
 Rekabetçi: Ürün piyasada bir yarışçıdır.
 Kullanılabilirlik: Ürün kullanıcı dostu olmalıdır.
 Üretilebilirlik: Ürün minimum parça sayısına sahip olmalı, seri
üretime uygun olmalı
 Pazarlanabilirlik: Ürün, hedef kitlenin alım gücüne uygun olmalı,
Tasarım
18/29
Tasarım
19/29
Bir mühendislik tasarımına başlamak için mühendisin
önünde 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 ortaya
çıkan seçenekler ve yöntemler arasında en uygun olanı
seçmek.
Modelleme: Mühendislik bilgi birikiminin
yöntemleri ile tasarıma uygulanması.
hesaplama
Bir tane saati olan zamanı bilir, ancak iki saati olan saatin kaç olduğundan hiçbir zaman
emin olamaz.
Tasarım
20/29
Tasarımın temel felsefesi Asimow tarafından özetlenmiştir.
Bilimsel ve
teknolojik etkiler
Tasarım
süreci
Tasarım
ürünü
Tasarımın
irdelenmesi
Kabul
edilemez
Tasarım düzeyi
Tasarım
bilgileri
Geri
besleme
Kabul edilemez
İş
Mükemmel tasarım
Tasarım
ürünü
Zaman
Tasarım
21/29
Hedef
Ödev
(Teknik özellikler, özel istekler)
Çalışma prensiplerinin
saptanması
Ön şekillendirme alternatifleri
(temel prensiplere uygun kinematik tertip)
Fizibilite analizi
(ekonomik ve teknolojik)
Teknik ve ekonomik
analiz
Şekillendirme
(genel teknik isteklere uygun)
Montaj ve detay resimleri
Prototip
Üretim
Tasarımın aşamaları
22/29
Ödev
Ağız açıklığı en fazla 400mm olacak, her türlü geometride ve
sertlikte malzemeyi sıkıştırabilecek, küçük veya büyük atölye
kullanımına uygun, satış fiyatı en fazla 20 TL olacak ve yıllık
20.000 adet üretilecek bir mengene tasarımı yapınız.
Değerlendirme
Maliyet (kar edilebilir mi?), Sıkıştırma yöntemi ve çene
tasarımı,
Sistemin
gövde
tasarımı,
Hesaplamalar
ve
güvenilirlik, Standartlara uygunluk ve görünüm
Tasarım
23/29
Kinematik analiz
Kuvvet analizi
Parça tasarımı
(Mukavemet)
Görünüş, renk,
estetik vb.
Sınırlamalar
(ağırlık, yer)
Tasarım
Ömür
güvenilirlik
Pazarlama
Modifikasyon (malzemenin
elverişli olup olmaması)
Üretilebilirlik
24/29
ÖRNEK:
Ali endüstriyel fırınlar üreten bir firmada baş mühendis olarak çalışmaktadır. Bir
firma, mevcut fabrikasına bu fırınlardan kurmak istemektedir ve bu işi Mühendis
Ali’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.
Tasarım
25/29
BU ÖRNEKTEN ALINACAK DERSLER:
 Tasarım, sadece teknik hesaplamalar değildir.
 İlgili herkesin görüşü alınmamış bir tasarım
bir
problemler yumağıdır.
 İlgili
kişilerin görüşlerinin alınması tasarımcının
problemidir.
Tasarım
26/29
Kodlar ve Standartlar
 Sanayi devriminin başlangıcında, cıvata, somun vb. makine elemanları
için herhangi bir standart yoktu. Dolayısıyla, her bir üretici kendi
tasarımlarında kendilerinin belirlediği bu tip makine elemanları
kullanımı daha sonra tamir ve serviste büyük sıkıntılara yol açmaktaydı.
Bu nedenle;
 Belirlenen kaliteyi, veremliliği ve birliği sağlamak için işlemlerin,
malzemelerin ve parçaların özelliklerini belirten standartlar ortaya
çıkmıştır.
 Türkiye’de Türk Standartlar Enstitüsü (TSE) ve son yıllarda ISO
standartları makine elemanlarının tasarımlarında kullanılmaktadır.
http://www.me.metu.edu.tr/me307/some.htm
Tasarımda dikkat edilecek hususlar
27/29
Tasarımda Ekonomiklik
Tasarımda ekonomiklik oldukça önemlidir ve kimi mühendislik
tasarımlarında, tasarımın elde edilmesi için harcanan zamandan daha
fazla bir zaman o tasarımının maliyet analizleri için harcanmaktadır.
Standart boyutlar:
Maliyeti azaltmanın ilk prensibi standart veya piyasada bulunan boyutları
veya geometrileri kullanmaktadır.
Mukavemet bakımından hemen hemen eşit olan millerden hangisini
tasarımınızda tercih edersiniz?
Tasarımda dikkat edilecek hususlar
28/29
Tasarım Mühendislerinin Profesyonel Sorumluluğu
Tasarım mühendisinin profesyonel zorunlulukları; etik olarak işleri yapmayı
içerir.
Amerikan profesyonel mühendis (NSPE) yemini:
Bir profesyonel mühendis olarak; profesyonel bilgimi ve yeteneklerim
insanlığın refahının geliştirilmesine ve iyileştirilmesine adayacağım.
Söz veriyorum ki;
performansımı en üst düzeyde kullanacağıma;
dürüst işlere katılacağıma;
İnsanlık kanunlarına göre yaşayıp çalışacağıma, hizmetimi kar’ın
önüne koyacağıma, kişisel çıkarlarımdan önce, onurumu ve
profesyonelliğimi önceleyeceğime, ve halkın çıkarlarını her şeyin
üstünde tutacağıma söz veriyorum.
İlahi yardımla ve alçak gönüllükle bu sözü veriyorum.
Tasarımda dikkat edilecek hususlar
29/29