Makine Elemanları - Erzurum Teknik Üniversitesi

Mühendislikte Tasarım
Makine Elemanları
Tasarım ve Tasarım Süreci
Mühendislikte Tasarım
Makine Elemanları Dersi
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
Mühendislikte Tasarım
Makine Elemanları dersinin temel aldığı konular
 Gerilme
 Gerilme-şekil değiştirme ilişkisi
 Kesit tesirleri: kuvvet, moment diyagramları
 Basit eğilme
 Burulma
 Toleranslar
 malzeme bilgisi:
Elastisite modulu, young modulu, Akma gerilmesi, çeki
mukavemeti,
Mühendislikte Tasarım
DERSİN İÇERİĞİ
1. HAFTA
Konstrüksiyon faaliyeti ve bu faaliyet içinde makine elemanları
bilgisinin önemi
2. HAFTA
Makine elemanlarının hesap, şekillendirme ve kullanım esasları.
3. HAFTA
Makine elemanlarının hesap, şekillendirme ve kullanım esasları
4. HAFTA
Miller ve akslar
5. HAFTA
Mil-Göbek Bağlantıları
6. HAFTA
Mil-Göbek Bağlantıları
7. HAFTA
Bağlama ve Hareket Cıvatalarının tanımlanması
8. HAFTA
Bağlama ve Hareket Cıvatalarının tasarımı ve analizi
9. HAFTA
Kaynak , Lehim, Yapıştırma ve Perçin Bağlantıları
10. HAFTA
Yaylar
11. HAFTA
Triboloji
12. HAFTA
Kaymalı ve yuvarlanmalı yataklar
13. HAFTA
Dişlilerin Genel tanıtımı
14. HAFTA
Dişlilerin tasarımı ve analizi
Mühendislikte Tasarım
Kendimizi Tanıyalım: Makine Nedir?
Enerji veya güç üreten, ileten, değiştiren veya biriktiren sistemlerdir
İŞ: belirli bir mesafede bir kuvveti uygulamaktır (1 Nm= 1 Joule)
ENERJİ: İş yapma kapasitesidir (Joule)
GÜÇ: iş yapma oranı veya enerji kullanma oranı (1 Watt = 1 Joule/s)
Bilmece:
Aşağıda verilen iki kamyon aynı momentuma (kütlexhız) sahip ise bu
kamyonlardan hangisini durdurmak için daha fazla işe ihtiyaç vardır??
Mühendislikte Tasarım
Makinelerin Sınıflandırılması
Kuvvet Makineleri
İş Makineleri
Mühendislikte Tasarım
Makine Elamanları:
Makinelerin fonksiyonlarını veya hareketlerini yerine getirmek için
kullanılan elemanlardır
Mühendislikte Tasarım
Makine Elemanlarının Özellikleri
Belirli bir fonksiyonu (bağlama, destekleme, hareket iletimi vb.)
yerine getirmelidir
Bağımsız olarak hesaplanma ve şekillendirme esaslarına sahip
olmalıdır
Yerine getirdiği fonksiyon makine cinsi ve büyüklüğünden
bağımsız olmalıdır
Bu ders kapsamında belirlenen ihtiyaca cevap verecek
ürünler istendiğinden, tasarım bu ders kapsamındaki en
önemli işlemdir.
Mühendislikte Tasarım
TASARIM (DİZAYN) NEDİR?
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,
Mühendislikte Tasarım
Tasarım ve Tasarım Süreci
 Tasarım; yenilikçi ve oldukça fazla iterasyon gerektiren bir süreçtir.
 Tasarım aynı zamanda bir karar-verme prosesidir. Bazı durumlarda
kararlar çok az bilgi ile çok nadiren de tam gerekli bilgiyle verilmek
zorundadır. Fazla ve çelişki bilgiler ise tam bir problemdir.
Bir tane saati olan zamanı bilir, ancak iki saati olan saatin kaç
olduğundan hiçbir zaman emin olamaz.
 Tasarım; iletişimin çok yoğunluklu olduğu kelimelerin ve resimlerin
kullanıldığı bir aktivitedir. Mühendisler kendilerinden çok az veya fazla
bilgiye sahip kişilerle veya uzmanlarla verimli bir şekilde iletişim kurmalıdır.
Mühendislikte Tasarım
Tasarım için neler gereklidir?
Bir tasarımcının kişisel hazineleri:
yaratıcılık,
iletişim kurma becerisi
problem çözme becerisi
teknolojik bilgi ve temel bilimler
Mühendislik Araçları (matematik, istatistik, bilgisayar ve dil); fonksiyonel,
emniyetli, güvenilir, rekabatçi, kullanılabilir, üretilebilir ve pazarlanabilir
bir ürün ortaya çıkarmak için gerekli bir planla bütünleştirilmelidir.
Mühendislikte Tasarım
NİÇİN TASARIM YAPARIZ?
Kısaca yaşamak için
İnsanların çoğu, bazı şeyleri başkalarına temin ederek yaşarlar
Bu mühendis açısından ise tasarım; müşterisinin kendisine sunduğu
probleme çözüm bulmasıdır.
Eğer bulduğunuz çözümler müşterilerinizi tatmin
etmiyorsa yavaş yavaş işinizi kaybediyorsunuz sayılır.
Mühendislikte Tasarım
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 giriş yeri değiştirilir ancak firmaya pahalıya patlar
Mühendislikte Tasarım
BU ÖRNEKTEN ALINACAK DERSLER:
Tasarım, sadece teknik hesaplamalar değildir
İlgili herkesin görüşü alınmamış bir tasarım bir problemler yumağıdır
İlgili kişilerin görüşlerinin alınması tasarımcının problemidir
Mühendislikte Tasarım
NASIL TASARIM YAPARIZ?
Tasarım yapmak için “mekanik” bir yol yoktur. Ancak belirli adımların
gerçekleştirilmesi bu sürece olumlu katkı yapabilir (Pahl ve Beitz).
1. Verilen problemi direkt olarak almaktan ziyade, Tasarımcı problemi
geniş ve tam olarak tanımlamalıdır.
2. Yaratıcılığı geliştiren metotlarla tasarımcı, probleme mümkün çözüm
sunacak fikirler üretmelidir. Bu konuda en büyük engel eleştirdir.
3. Tasarımcı, tasarım kısıtlamaları ve kriterlerini belirlemelidir. Bunlar
aday çözümlerin uyması gereken şartlardır ve sonsuz çözümden
ziyade belirli sayıda aday çözümlerin oluşmasına katkı sağlar.
4. Aday çözümler pratiğe uygulanabilir olmalıdır; üretilebilir ve
işletilebilir çözümler olmalıdırlar.
5. Son aşamada tasarımcı pratik olan adayları, daha önce konulan
kriterlere uygunluk açısından karşılaştırarak, optimum olan çözüm
seçmelidir. Optimum çözüm, kriterlerin HEPSİNİ karşılayan
çözümdür.
Mühendislikte Tasarım
Tasarımın Aşamaları
Bir tasarım problemi üzerinde çalışırken, sistematik bir yaklaşım geliştirmek
oldukça önemlidir:
Problemi anlama: mühendislik tasarım sürecinin en önemli aşamasıdır.
Dikkatlice okunmalı, anlamalı ve problem tanımı sadeleştirilmelidir.
Bilinenleri belirleme: problemle ilgili bilinenler belirlenmelidir
Bilinmeyenleri belirleme ve çözüm stratejisini formüle etme: hangi sırada
hangi bilinmeyenlerin belirlenmesi gerektiğine karar verilmelidir. Bu karardan
sonra bir akış diyagramı oluşturarak çözüm adımları belirlenmelidir. Her bir
çözüm adımında ilgili büyüklükleri belirlemek için;
serbest çizim diyagramları
malzeme bilgisi
mukavemet formülleri
standartlar
kullanılarak bilinmeyenler bulunmalıdır.
Mühendislikte Tasarım
Tasarımın Aşamaları
Varsayımları ve karaları ifade etme:
Gerçek mühendislik problemleri genellikle tek, ideal ve kapalı br çözümleri
yoktur. Örneğin malzeme seçmek, ısıl işlem tipini seçmek karar vermeyi
gerektirir. Analizleri gerçekleştirirken, çoğunlukla varsayımlarda bulunuruz.
Problemi analiz etmek: yapılan varsayımlar/sadeleştirmeler ve alınan
kararlarla çözüm stratejisini kullanarak problem çözülür.
Sonuçları değerlendirmek: çözümdeki her bir adım değerlendirilir, yapılan
varsayımların ve alınan kararların sonuca nasıl etki ettiği belirlenir ve pozitif
ve negatif yanları belirlenir.
Çözümünüzü sunma: burada sunum yeteneğinizin öne çıktığı aşamadır. Yani
kendinizi ve yeteneğinizi ne kadar satabiliyorsunuz. Eğer ne yaptığınızı
anlatamıyorsanız, ne kadar iyi çözmüş olursanız olun, çalışmalarınızın bir
kısmı veya tamamı anlaşılamaz ve kabul edilemez.
Mühendislikte Tasarım
Tasarımdan İmalat
aşamasına kadar takip
edilecek adımlar
Mühendislikte Tasarım
KONSTRÜKSİYONDA FİZİBİLİTE ANALİZİ
Mühendislikte Tasarım
Makine Mühendisliğinde Tasarım
Makine mühendisleri; enerjinin üretimi ve işlenmesi ile ilgilidirler.
Bunu gerçekleştirmek için sahip olmaları gereken yetenek ve bilgi çok
önemlidir. Dolayısıyla; makine mühendisliği alanında tasarım yaparken
farklı disiplinlerdeki bilgileri özümsemeleri gerekir, zira basit bir makine
tasarımında dahi;
Katı cisimler mekaniği
Akışkanlar mekaniği
Kütle ve momentum transferi
İmalat teknikleri ve
Bilgi teknolojilerini kullanmak zorundadır.
Mühendislikte Tasarım
PARÇA TASARIMINDA ADIMLAR
Mühendislikte Tasarım
Tasarımda Dikkat edilecek Hususlar
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
Mühendislikte Tasarım
Tasarımda Dikkat edilecek Hususlar
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?
Mühendislikte Tasarım
Tasarım Mühendislerinin Profesyonel Sorumluluğu
Tasarım mühendisinin profesyonel zorunlulukları; etik olarak işleri
yapmayı içerir.
Amerikan profesyonel mühendisleri (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.