برنامه درسی

طراحی اجزای ماشین 1

آزمون میان ترم و آخر ترم به همراه تمرینات کلاسی و پروژه

حضوری

16 هفته سه جلسه ای

1-Shigley's Mechanical Engineering Design (McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering) 10th Edition, by Richard Budynas (Author), Keith Nisbett (Author) , McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering

2-Machine Design: An Integrated Approach 6th Editionby Robert Norton (Author)

3- Juvinall R.C., Marchek K.M. Fundamentals of Machine Component Design, John Wiley & Sons, Inc., 2011. — 928 p. 5th Edition.

4- Design of Machine Elements 8th Edition, by Merhyle Spotts (Author), Terry Shoup (Author), Lee Hornberger (Author), Pearson

سرفصل:

1. فنرهای مکانیکی: تنش در فنرهای مارپیچ، تغییر شکل در فنرهای مارپیچ، فنرهای فشاری، فنرهای کششی، مواد فنر،  فنرهای مارپیچ فشاری در بارگذاری استاتیکی، بارگذاری خستگی،  طراحی فنرهای مارپیچ فشاری، کششی و پیچشی تحت بار استاتیک و تناوبی، جنس های معمول در ساخت فنرها
2. یاتاقان لغزشی Journal bearings : تعریف گرانروی Viscosity ویسکوزیته و روشهای اندازه گیری آن استانداردهای روغن و آشنایی با آنها، جداول روغن، مدل یاتاقان پتروف و آشنایی با پارامترهای دخیل پایداری و ناپایداری فیلم، روغن تحلیل دو بعدی یاتاقانهای هیدرودینامیکی با تغذیه روغن اتمسفری، فرمولبندی معادله های حاکم، فرمول بندی سه بعدی حل منحنی معادلات یاتاقان، درجه حرارت کارکرد و انتخاب روغن مناسب برای کارکرد، بدست آوردن پارامترهای حاکم بر کارکرد یاتاقان، ساختار و جنس بوش و پوسته این یاتاقانها، روشهای تغذیه روغن، ساختار یاتاقانهای با تغذیه روغن تحت فشار، بدست آوردن درجه حرارت تعادل، بدست آوردن روغن مناسب در شرایط مختلف کار کرد
3. یاتاقان غلتشی )  ball - Bearing Rolling&(Roller  ساچمه ای و غلتکی، ساختار کلی یاتاقان های غلتشی، دقت های ساخت و جنس آنها،  نامگذاری و شناسایی بلبرینگها و رولر برینگها در استاندار AFBMA، انواع ساچمه های (بلبرینگها و غلتکی) رولر برینگها و ساختار و کاربرد آنها، تعریف عمر بلبرینگها و رولر برینگها، ضرائب بار برای هر یک از انواع آنها بار و ظرفیت ایستایی (STATIC) و پویایی (Dynamic) عوامل مؤثر بر عمر، استفاده از جداول جهت تعیین یاتاقان غلتشی مناسب، مرور بر جداول کلیه بلبرینگها و رولر برینگها و ارائه مثال، ملاحظات کاربرد و نصب و روغن کاری، تلرانسهای نصب، تثبیت صحیح و شناوری،روشهای تثبیت محوری و استاندارد آنها.
4. چرخدنده ها : تعاریف انتقال قدرت توسط چرخدنده ها و ویژگیها و کاربرد و انواع آنها،  سینماتیک تماس دنده ها، منحنی بوش اینولوت، استاندارهای دنده در دنیا، دندههای متریک، تکنولوژی ساخت چرخدنده و روشهای معمول، هندسه تماس و روابط هندسی مربوطه،  تداخل و رفع آن، چرخدندههای ساده :روابط حاکم بر استحکام استاتیکی دنده ها، اثرات دینامیکی و امکان بروز خستگی خمشی، استحکام خستگی خمشی دندانه ها در بارهای دینامیکی، خستگی سطحی دندانه ها، روابط تنش Hertz برای تنش لهیدگی دو استوانه و پدیده کچلی سطح دنده ها، استحکام خستگی سطحی دندانه ها، جنس چرخدنده ها عملیات حرارتی جهت سختکاری آنها، متدولوژی طراحی چرخدنده ها و بدست آوردن ابعاد بهینه، چرخدنده های مارپیچ (هلیکال) با محورهای موازی : تعاریف، مزایا و محدودیتها،  تغییرات در روابط سینماتیکی و دینامیکی نسبت به چرخدنده ساده، روابط استحکام خمشی و سطحی و ملاحظات ساختی و تلرانسی چرخ دنده های هلیکال با محورهای غیر موازی کاربرد چرخدندههای حلزونی (حلزون و چرخ):  تعاریف، کاربردها، محدودیتها و مزایا، روابط سینماتیکی و نیرویی، نسبت تبدیل و زاویه راهنما Lead و اثر آن بر راندمان،  تخمین توان مفید قابل انتقال، ملاحظات ساخت و مواد، چرخ دندههای مخروطی : چرخدنده های مخروطی ساده، روابط سینماتیکی،  روابط نیرویی،  اشاره به ضرائب خاص در محاسبات استحکام خمشی و سطحی.
5. کلاچها و ترمزها و کوپلینگ: تعاریف و کاربردهای صنعتی، ترمزهای کفشکی: اصول کارکرد و پدیده خود قفلی، ترمزهای کفشکی داخلی و خارج کاسه و روابط حاکم بر آنها، تفاوت عملکرد لنتهای دو طرف، اصلاحات ساختاری جهت بهبود عملکرد ترمزهای، کفشکی، ساختار ترمزهای کفشکی در خودروها، کلاچ های کفشکی گریز از مرکز و کاربردها و محدودیتها، ملاحظات طراحی، کلاجهای کفشکی با لولا متقارن :روابط حاکم، مزایا و کاربرد، کلاچهای دیسکی : روابط اساسی حاکم، فشار ثابت و سایش ثابت، ساختار کلاچهای دیسکی در خودروها، کلاچهای دیسکی چند صفحه و کاربرد آنها، ترمزهای دیسکی: مزایا و کاربردها، روابط حاکم ساختار ترمزهای دیسکی و مکانیزم انتقال نیرو به لنت ها در خودروها، ملاحظات ساخت و مواد در ترمزها و کلاچ های دیسکی لنتهای خشک و تر، اشاره به کلاچ های غیر مالشی و کاربرد آنها، کلاج ها و ترمزهای تسمه ای:  کاربردها، مکانیزم کار و تنشهای وارده به تسمه، پولی هرزگرد در کلاج تسمه ای، اعمال نیرو در ترمزهای تسمهای، خود قفلی در ترمزهای تسمه ای.کلاچهای مخروطی: ساختار و کاربردها، روابط حاکم.
6. دستگاه های انتقال قدرت انعطاف پذیر: انواع روشهای انتقال توان، انواع روشهای مکانیکی انتقال توان و عوامل مؤثر در گزینش نوع محرکه ها تسمه ها، ویژگیها، کاربرد انواع تعاریف اولیه در ارتباط با انتقال قدرت توسط تسمه، تسمه های تخت و روابط حاکم بر آنها، ساختار تسمهای تخت، پیش کشش تسمه ها، تسمه های V شکل و ساختار و کاربرد آنها، انواع تسمه های V شکل، تعیین ضریب کار کرد بر اساس استاندارد های انتخاب تسمه مناسب و تعداد آن، طراحی قرقره های چند ردیفه، تخمین عمر تسمه، ملاحظات فنی در بکارگیری تسمه های V شکل، تسمه ها V دندانه دار، زنجیرهای غلتکی انتقال قدرت، تشریح دلایل بکارگیری زنجیر، شناخت ساختار زنجیر، استاندارد در انتخاب زنجیر مناسب،  زنجیرهای یک و چند ردیفه،  مشخصات چرخ زنجیر،  ملاحظات تکنولوژیک در ساخت چرخ زنجیرها،

آشنایی دانشجویان با مبانی طراخی اجزای ماشین

الاستیسیته

آزمون میان ترم و آخر ترم و پروژه و تمرین کلاسی

حضوری

16 هفته سه جلسه ای

منابع:

1- Creep Analysis, H. Kraus, 1980, John Wiley & Sons Inc, USA.

2- Stress Analysis for Creep, J.T. Boyle, J. Spence, 1st Edition, 2013, Butterworth-Heinemann, USA

3- The Use of the Reference Stress Concept in Creep Crack Growth Studies, Applied Stress Analysis, T. H. Hyde, E. Ollerton, 2012, Springer Dordrecht,

4- Mechanical Behavior of Materials, N.E.  Dowling, 5th Edition, 2021, International Edition, Pearson, Boston, USA

5- Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications, T.L. Anderson 2017, 4d ed., CRC Press, Boca Raton, FL, USA.

6- Modern Metal Fatigue Analysis, J. Draper, 2008, Engineering Materials Advisory Services,Cradley Heath, West Midlands, England.

7- Mechanical Metallurgy, G.E. Dieter, 3 rd. Ed, 1987 Mc Graw Hill.
8- Fatigue of Metallic Materials, M. Klesnil and P.Lucas, 2nd Ed., 1992, Elsevier.
9- ASM Handbook, Vol. 19, Fatigue and Fracture.
10- Metal Fatigue in Engineering, 2 nd Ed., R. 1. Stephens, A. Fatemi, R. R. Stephens, H. O.
Fuchs, 2001, John Wiley.

سرفصل:

1. مبحث خزش: مفهوم خزش، عوامل خزش و راهکار های افزایش عمر خزشی سازه ها و قطعات مکانیکی،  آزمایش خزش، رفتار تجربی خزشی و ارائه نتایج، مکانیزم خزش، منحنی خزش و مراحل آن،  توصیف رها شدن یا توزیع مجدد تنش، آسیب خزشی و گسیختگی، معادلات اساسی یک بعدی و دو بعدی، مفهوم واهلش یا  Relaxationو معادلات اساسی آن، مفهوم تنش مرجع و استفاده از آن در تعیین رفتار خزشی سازه ها.
2. مبحث خستگی: مفهوم خستگی، عوامل بروز خستگی، رفتار مواد و قطعات مختلف در خستگی، نمودار S-Nخستگی و عوامل موثر در آن،حد دوام، اثر تنش متوسط،  راهکارهای افزایش عمر خستگی، مدل های پیش بینی عمر خستگی قطعات مکانیکی، روش های بررسی تجمع اسیب و استفاده از روش های شمارش امواج مثل ریزش باران (Rain Flow)
3. مبحث شکست: مفهوم شکست ترد و نرم، مفهوم شکست الاستیک خطی، توزیع تنش اطراف ترک، تحلیل شکست با استفاده از مکانیک شکست خطی، تئوری گریفیث، مد های مختلف گسترش ترک، مقاومت شکست و چقرمگی، روش های تجربی تعیین چقرمگی شکست، اثر عوامل مختلف در مقدار چقرمگی،  اثر ناحیه پلاستیک نوک ترک، تعمیم مکانیک شکست با لحاظ نمودن ناحیه پلاستیک نوک ترک، طراحی و بررسی رفتار قطعات ترک دار و کاربرد آن با تاکید بر مخازن تحت فشار

آشنایی با مبانی شکست قطعات مکانیکی ناشی از خزش، خستگی و شکست