Sök i kursutbudet

Använda sökfunktionen för att hitta i Chalmers utbildningsutbud, både vad gäller kurser och program. När det finns en kurshemsida visas en hus-symbol som leder till denna sida. Tänk på att välja det läsår du vill se information om.
Sök program och utbildningsplaner


Institutionernas kurser för doktorander

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​

Kursplan för

Läsår
PPU210 - Maskinelement
 
Kursplanen fastställd 2013-02-18 av programansvarig (eller motsvarande)
Ägare: TKMAS
7,5 Poäng
Betygskala: TH - Fem, Fyra, Tre, Underkänt
Utbildningsnivå: Grundnivå
Huvudområde: Maskinteknik
Institution: 44 - PRODUKT- OCH PRODUKTIONSUTVECKLING


Undervisningsspråk: Svenska
Blockschema: LA

Modul   Poängfördelning   Tentamensdatum
Lp1 Lp2 Lp3 Lp4 Sommarkurs Ej Lp
0113 Konstruktionsövning + lab 3,0hp Betygskala: UG   3,0hp    
0213 Tentamen 4,5hp Betygskala: TH   4,5hp   19 Dec 2013 fm M,  25 Apr 2014 fm M,  19 Aug 2014 fm M

I program

TKMAS MASKINTEKNIK, CIVILINGENJÖR, Årskurs 2 (obligatorisk)

Examinator:

Bitr professor  Magnus Evertsson


Kursutvärdering:

http://document.chalmers.se/doc/afa28cd1-3dbc-4f2b-85f8-9700818f2735


Behörighet:

För kurser inom Chalmers utbildningsprogram gäller samma behörighetskrav som till de(t) program kursen ingår i.

Kursspecifika förkunskaper

Programmering i Matlab
Matematik (inledande, analys i en variabel, analys i flera variabler, linjär algebra)
Datorstödd maskinkonstruktion (CAD och ritteknik)
Hållfasthetslära,
Mekanik (statik, dynamik)
Materialteknik

Syfte

Syftet med kursen i Maskinelement är att studenterna skall kunna skapa sig grundläggande kännedom om några valda typer av vanligen förekommande maskinelement. Genom att använda redan erhållna kunskaper i kombination med en del nya kan egenskaper och prestanda beräknas för tillämpade maskintekniska system och komponenter.
Begreppet ingenjörsmässighet är centralt i sammanhanget. I denna kurs menar vi att ingenjörsmässighet är: Modellering av system på rätt nivå i förhållande till problemets art, förmåga att göra approximationer utan att förlora den viktiga informationen i lösningen, kreativitet och relevanskontroll.
Nivån på förståelsen bör vara så pass djup att man i en framtida yrkessituation kan delta i diskussioner kring val av komponenter, utformning av detaljer och delsystem för att erhålla efterfrågad funktion och prestanda. De maskinelement som tas upp i kursen är främst rullningslager, hydrodynamisk smorda glidlager, skruvförband, skruvfjädrar, bromsar, kuggväxlar och remväxlar.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

Redogöra för de olika maskinelementens principiella funktionssätt och karaktäristiska egenskaper.
Tillämpa beräkningsmetoder och dimensioneringskriterier för de behandlade maskinelementen.
Välja lämpligt maskinelement och utförande beroende på förutsättningar och driftssituation.
Konstruera önskade funktioner med de behandlade maskinelementen.
Identifiera möjligheter till konstruktionsförbättringar genom korrekt användning av de behandlade maskinelementen.
Presentera genomförda analyser och beräkningar från konstruktionsövningar i tekniska beräkningsrapporter.

Rullningslager (inkl axelutformning)
Konstruera en lagring (med styr- och frigående lager eller med koniska lager).
Konstruera en axel med hänsyn till utmattning och kälverkan. (spänningskoncentrationer, yt- och dimensionsfaktor).
Beskriva olika principer för hur man fixerar lager.
Välja lagertyp beroende på tillämpning (kul-, rull-, sfäriska-, koniska- eller vinkelkontakt-lager).
Beskriva de främsta för och nackdelarna med rullningslager jämfört med glidlager.
Förklara hur yttre laster kan omsättas till lokala materialpåkänningar som kan leda till utmattning.
Förklara varför att tätningar krävs.
Beräkna ekvivalent lagerlast, P.
Beräkna lagerlivslängd, nominell enligt ISO och enligt den nya teorin med hänsyn till smörjförhållanden (a_SKF ).
Beräkna livslängd för lagerkomplex.
Beräkna livslängd vid olika efterfrågade överlevnadssannolikheter
Beräkna livslängd vid varierande last.

Hydrodynamisk smorda (glid)lager
Förklara hur Reynold's ekvation kan användas för att härleda bärighet för hydrodynamiskt smorda lagringar.
Beskriva de främsta för och nackdelarna med glidlager jämfört med rullningslager.
Beräkna relevanta storheter för hydrodynamiskt smorda block- och radiallager med hjälp av diagram.
Konstruera en hydrodynamisk glidlagring genom att hantera konstruktionsparametrar (och dimensionslösa grupper).

Skruvförband
Beskriva allmänna definitioner, begrepp och standards.
Beskriva gängans geometri och friktionens varierande.
Förklara skruvförbands funktion och princip genom att upprätta ett principiellt F,δ-diagram.
Förklara hur man genom förspänning kan omfördela en yttre pålagd last i ett skruvförband samt hur inverkan av styvheter styr detta fenomen.
Förklara skillnaden mellan beräkningsmässiga och konstruktionsmässiga styvheter. Beräkna skruvstyvhet och underlagsstyvhet.
Beräkna förspänningskraft, skruvkraft och underlagskraft.
Beräkna när glapp inträder och kompensera för detta.
Förklara hur sättning påverkar skruvförband.
Välja olika hållfasthetsklasser på skruvar (kvalitetsklasser, 4.6, 8.8, 10.9, 12.9) med hänsyn till utmattning (mitt- och amplitudspänningar). Förklara skillnader, för- och nackdelar med de olika hållfasthetsklasserna.
Beräkna uppkomna relevanta spänningar i skruvförband.
Modifiera skruvförband med livslängds-förbättrande åtgärder om risk för utmattning föreligger.
Beräkna erforderlig axialkraft och åtdragningsmoment.
Förklara och kunna tillämpa hur man konservativt dimensionerar om friktionen varierar alternativt hur man förspänner skruvförband i dessa fall.

Fjädrar
Förklara hur elastiska deformationer och spänning utnyttjas för energilagring eller kraftupptagning. Beskriva standards för utformning och dimensionering (utmattning).
Kunna tillämpa tillvägagångssätt vid dimensionering.
Välja mellan utförandeformer (geometrisk, ändar, kulbombning).
Beräkna uppkomna spänningar, skjuv- och effektiv- (pga krökning).
Konstruera en lämplig fjäder utgående från randvillkor för funktion. Beräkna erforderlig linjär fjäderkonstant och förspänning för samma applikation. Beräkna fri längd och risk för knäckning.

Remväxlar (remtransmissioner)
Beskriva olika remtyper och standards.
Beskriva olika varianter av förspänning för remväxlar. Olika möjliga konstruktionssätt/principer.
Förklara de främsta för- och nackdelarna med remväxlar jämfört med kuggväxlar.
Förklara varför/att utväxlingen för en remväxel ej är helt exakt/synkron.
Beräkna relevanta storheter ur remväxelns geometri (axelavstånd, remlängd, omslutningsvinklar mm)
Kunna tillämpa (teckna) moment- och effektjämvikter.
Förklara att en remväxel är en kraftbetingad transmission och som därför kräver förspänning. Beräkna erforderlig förspänning.
Härleda (bevisa) kraftvariation längs en flatrem.
Tillämpa Eytelweins ekvation.
Beräkna när slirning inträder. Förklara vad begreppen glidzon och vilozon innebär.
Förklara hur det skenbara friktionstalet används för kilrem.
Beräkna belastningsgraden.

Kuggväxlar (kuggtransmissioner)
Beskriva tillverkningsmetoder.
Beskriva geometriska standards och standards för hållfasthetsdimensionering.
Förklara de främsta för- och nackdelarna med kuggväxlar jämfört med remväxlar.
Beräkna utväxling.
Förklara begreppet "Involuta".
Beräkna referensaxelavstånd.
Kunna tillämpa Fölmer's ekvation.
Konstruera en pricipiell växellåda med flera växelsteg på två parallella axlar
Beräkna axelavstånd och ingreppsvinkeln för samverkande kugghjul.
Förklara vad profilförskjutning innebär och hur detta används (positiv ger starkare kugg).
Förklara kriterierna för spetskugg och underskärning.
Beräkna ingreppstal och om risk för interferens föreligger.

Bromsar
Beskriva utförandeformer av block, skiv-, back- och bandbromsar (mycket stora likheter med kopplingar).
Förklara de främsta för- och nackdelarna för back- respektive skivbromsar.
Kunna tillämpa erforderliga ekvationer för att beskriva ett inbromsningsförlopp.
Kunna tillämpa Archard's nötningslag för att beräkna tryckfördelningen pga slitage i skiv- och backbromsar.
Kunna tillämpa jämvikter för bromsar med (yt)integraler.
Beräkna bromsmoment, ansättningskraft samt ansättningskraftens läge.
Kunna tillämpa energi- eller effektbalans för att beräkna temperaturökningen i en broms.
Förklara hur ett fordons rörelseekvationer omfördelar kontaktkrafter och att bromsmomenten måste anpassas för att bibehålla stabilitet.

Innehåll

Maskinelement är ett ämne där man tillämpar kunskaper och ingenjörfärdigheter som fått tidigare i grundutbildningen. Analys av maskinelement är till största delen tillämpning av mekanik, hållfasthetslära, materialteknik och matematik.

Utöver rena faktakunskaper tränas och behövs också viktiga ingenjörsfärdigheter: att självständigt göra antaganden och approximationer, att på egen hand strukturera komplexa problem, att handskas med problem som saknar en klar och entydig lösning. Maskinelement har därför en central ställning inom maskintekniken. Genom att skapa enkla modeller av maskinelement och sedan härleda matematiska uttryck som beskriver deras funktion och prestanda demonstreras det vi kallar för funktionsanalytiskt synsätt.

Sju olika grupper av maskinelement behandlas i kursen:
- Rullningslager och axlar
- Glidlager
- Remväxlar
- Kuggväxlar
- Bromsar
- Fjädrar
- Skruvförband

Dessa sju olika grupper har valts för att demonstrera olika modelleringsmetoder samtidigt som de utgör vanligen förekommande maskinelement. Det finns naturligtvis många fler viktiga maskinelement men tiden till förfogande räcker inte till att behandla fler. Kurslitteraturen täcker dock ett stort område och är lämplig att användas som referenslitteratur i framtiden.

Organisation

Kursen omfattar föreläsningar, räkneövningar (kan ges i samband med föreläsning), tre konstruktionsövningar och två laborationer.

Litteratur

Mägi och Melkersson, Lärobok i Maskinelement, EcoDev International AB, 2006

Evertsson och Svedensten, Maskinelement - Övningar, Studentlitteratur 2005, ISBN 91-44-03619-1

SKF Huvudkatalog

Examination

Examinationen baseras på skriftlig tentamen, betygskala TH, samt godkända konstruktionsövningar och godkända laborationer.


Sidansvarig Publicerad: må 13 jul 2020.