Mechanika, Budowa Maszyn

The study of modern design and calculation methods of machines and mechanisms is very important for the students of engineering specialties. Due to the rapid development of computer technologies, now it is possible to use Computer-Aided Design (CAD) systems for optimal design in mechanical engineering. So, it is necessary for the students to learn both theoretical fundamentals and numerical calculation methods that can be implemented using modern CAD systems, in particular - in Mathcad, which is often used by engineers to solve problems in different fields.
In this textbook we will consider the structure and classification of mechanisms, the methodology of their kinematic and dynamie analysis, optimal design methods, which are common to mechanisms and machines of various purposes. This knowledge is necessary for engineers to create modern machines using different design criteria, to be able to correctly set a problem, solve it, analyze the results and, if necessary, choose the optimal solution.
Available literaturę in that field [2, 3, 6, 8, 10-12, 14,15] helps to study the theory, formulate the problem and choose methods for solving typical problems in mechanical engineering. However, that knowledge and skills do not exempt students from routine and sometimes complex calculations, which can lead to the loss of the essence of mechanical processes. In other words, it is necessary to learn not only the methods of solving problems of various complexity, but also to be able to analyze them so that these solutions do not hide the mechanical sense of processes and phenomena.
The textbook can also be considered as an introduetion to one of the most widespread mathematical Computer-Aided Design systems - Mathcad - for solving problems in different fields of engineering. The usage of Mathcad allows analyzing the behavior of mechanical systems according to the given task, which makes it possible to solve real engineering problems by the students who are not yet familiar with numerical methods and programming.
It is known that Mathcad package [5,9,13] is an effective tool for analytical transformations and numerical solutions of engineering and physical problems. The limits of its use extend from simple calculations to the complex problems in various fields of knowledge. By means of Mathcad, students and engineers can successfully solve various problems in mechanical engineering. The package has user-friendly mathematically oriented interface and convenient graphics tools.
The most effective way to learn calculation and design methods in mechanical engineering is not just to formally study the rules and techniąues, but to show them in action. Therefore, in the textbook, the main attention is paid to solving practical problems, specially selected with the following purposes: 1) as a self-study manuał to learn how to solve mathematically complex problems in engineering; 2) to show the capabilities of the Mathcad and to inerease interest among students and specialists in Mathcad for the solution of problem in mechanical engineering.
The textbook consists of eight chapters and appendix. The first seven chapters are dedicated to solving specific problems of the design of machines and mechanisms: each of these sections provides a brief overview of the theory and examples of solving relevant problems and calculation programs in Mathcad. The last chapter provides basie information about Mathcad and a brief overview of its methods that are used in mechanies: mathematical, graphical and also programming.

Zakres pracy obejmuje:
1. Przedstawienie zarysu teoretycznych podstaw deformacji nieliniowych, na których oparto analizy stanów zakrytycznej deformacji rozważanych struktur badawczych (rozdz. 2.).
2. Omówienie numerycznych metod rozwiązywania zagadnień geometrycznie i fizycznie nieliniowych (rozdz. 3.).
3. Scharakteryzowanie metod badań doświadczalnych i zakresu ich stosowania w odniesieniu do cienkościennych struktur nośnych pracujących w zakresie deformacji pokrytycznych, ze szczególnym uwzględnieniem metody cyfrowej korelacji obrazu (rozdz. 4.).
4. Przykłady badań doświadczalnych i obliczeń numerycznych zmierzających do określenia rzeczywistego pola naprężenia integralnie usztywnianych struktur cienkościennych poddanych ścinaniu. Zaprezentowano rozważania dotyczące kilku rodzajów ustrojów. Przedstawiono wyniki dla struktur wzmacnianych usztywnieniami geodetycznymi wykonanymi z lotniczych stopów aluminium, płyt usztywnianych niskoprofilowymi żebrami usytuowanymi równolegle względem siebie oraz konstrukcji o programowalnych właściwościach fizycznych wytwarzanych w technologii druku przestrzennego (rozdz. 5.).
5. Prezentację możliwości stosowania metody cyfrowej korelacji obrazu w przypadku badań rzeczywistych konstrukcji lotniczych. Zaprezentowano przykłady obejmujące wyniki uzyskane w trakcie statycznych badań wytrzymałościowych, badań zmęczeniowych oraz pomiarów deformacji w trakcie badań w tunelu aerodynamicznym (rozdz. 6.).
Rozdział siódmy obejmuje syntetyczne podsumowanie pracy, wskazanie jej oryginalnych elementów oraz nakreślenie dalszych kierunków badań. Monografię zamyka wykaz cytowanej literatury.

Prezentowana monografia habilitacyjna koncentruje się na kompleksowej analizie trwałości zmęczeniowej łopatek sprężarki osiowej, ze szczególnym uwzględnieniem wpływu warunków eksploatacyjnych, obróbki powierzchniowej oraz możliwości zastosowania technologii przyrostowych w ich produkcji. Prace obejmują zarówno badania eksperymentalne, jak i modelowanie analityczne oraz geometryczne, prowadzone w oparciu o aktualny stan wiedzy i obowiązujące normy.

W części materiałowej dokonano selekcji odpowiedniego materiału, przeprowadzono próby rozciągania z uwzględnieniem wpływu temperatury oraz opracowano modele zmęczeniowe uwzględniające warunki termiczne. Przeprowadzono również eksperymenty z zakresu trwałości zmęczeniowej oraz implementowano kod obliczeniowy do analiz nisko cyklowych.

Geometria łopatki została odtworzona na podstawie danych z systemu VISTA AFD, przekrojów rzeczywistego obiektu oraz skanowania 3D. Na tej podstawie wykonano obliczenia analityczne naprężeń normalnych oraz oceniono wpływ różnych typów obciążeń - sił bezwładności, obciążeń aerodynamicznych i termicznych - na stan naprężeń oraz rezonans konstrukcji.

W dalszej części pracy skupiono się na analizie trwałości zmęczeniowej w kontekście złożonych stanów obciążeń, porównując wyniki eksperymentalne z obliczeniami numerycznymi. Uwzględniono również wpływ obróbki powierzchniowej, w tym kulowania, na naprężenia szczątkowe i trwałość zmęczeniową.

Ostatni rozdział poświęcono ocenie możliwości zastosowania druku 3D w produkcji łopatek, ze szczególnym naciskiem na modelowanie ortotropowe materiałów oraz wpływ kierunku przyrostowego na rozkład naprężeń i deformację elementu.

Publikacja prezentuje podstawową wiedzę na temat budowy obrabiarek skrawających CNC (frezarek i tokarek) oraz sposobów ich programowania: ręcznego oraz z użyciem komputerowych systemów CAM (Computer Aided Manufacturing).
Publikacja ma postać podręcznika akademickiego, który będzie przydatny dla przyszłych i obecnych projektantów lub konstruktorów, bo pozwoli im opracowywać części (maszyn, urządzeń, produktów przemysłowych), których kształt jest technologiczny, czyli dający się poprawnie wykonać na typowych, dostępnych na rynku obrabiarkach skrawających.
Podręcznik będzie też pomocny dla operatorów i programistów obrabiarek skrawających sterowanych numerycznie, ponieważ opisano w nim sposoby programowania, punkty charakterystyczne obrabiarek CNC, najważniejsze funkcje kodu G i cykle obróbkowe. Powinno to im pozwolić na samodzielne redagowanie programów obróbki technologicznej oraz ułatwić zdobycie doświadczenia produkcyjnego. Niniejszy podręcznik może pomóc też w opracowaniu procesów technologicznych części mechanicznych z wykorzystaniem tokarek i frezarek CNC.

W monografii przedstawiono wybrane problemy modelowania i identyfikacji złożonych układów dynamicznych. W pierwszej części skoncentrowano się na opisie układów mających w wewnętrznej strukturze model Maxwella. W kolejnych częściach zaprezentowano identyfikację metodą bilansu energii i bilansu mocy w zastosowaniu do wyżej wymienionych modeli z podukładem Maxwella z dodatkowymi elementami nieliniowymi (w zakresie zarówno sprężystości, jak i tłumienia). W podsumowaniu zaprezentowano możliwości praktycznego zastosowania opracowanych metod.

Podręcznik akademicki.
Jest to metodyczny zbiór zadań z mechaniki ogólnej z wykorzystaniem rachunku wektorowego i tensorowego. Każdy rozdział jest poprzedzony wykładem teoretycznym, przy czym szczególnie obszernie omówiono rachunek wektorowy i tensorowy. Na końcu książki zamieszczone są zadania do samodzielnego rozwiązania wraz z odpowiedziami, by nie sugerować czytelnikowi sposobu i metodyki rozwiązania.

Informacja o autorze:
Prof. dr hab. inż. Ryszard Buczkowski
Studia na Politechnice Szczecińskiej (ukończone z wyróżnieniem) – 1979 r.
Doktorat (z oceną magna cum laude) na Uniwersytecie Technicznym w Magdeburgu – 1991 r.
Habilitacja (mechanika) w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN w Warszawie – 2000 r.
Profesor nauk technicznych – od 2016 r.
Laureat Zachodniopomorskiego Nobla – 2017 r.

Współautor książek Finite element analysis of beams and plates on elatic foundation, Lambert Academic Publishing, Saarbrucken 2014, oraz Mechanika kontaktu ciał o powierzchniach chropowatych, WN PWN, Warszawa 2014, podręcznika akademickiego Mechanika ogólna w ujęciu wektorowym i tensorowym, WN PWN, WNT, Warszawa 2014. Autor podręczników Rachunek wektorowy i tensorowy dla inżynierów, PWN, Warszawa 2020 oraz Vector and tensor calculus for engineers, PWN, Warszawa 2023.

Notka na IV okładkę:
Ryszard Buczkowski

Studia na Politechnice Szczecińskiej (ukończone z wyróżnieniem) – 1979 r.
Doktorat (z oceną magna cum laude) na Uniwersytecie Technicznym w Magdeburgu – 1991 r.
Habilitacja (mechanika) w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN w Warszawie – 2000 r.
Profesor nauk technicznych – od 2016 r.
Laureat Zachodniopomorskiego Nobla – 2017 r.

Ruch wirowy płynów w przyrodzie oraz w maszynach i urządzeniach.  Zdjęcia satelitarne, eksperymenty i symulacje komputerowe.

Obydwie pozycje o charakterze podręcznika i monografii mają stanowić kompendium wiedzy dotyczącej mechaniki klasycznej z uwypukleniem jej nowych gałęzi rozwoju, co w zamierzeniu powinno ożywić mechanikę i wzmocnić zainteresowanie nią wśród szerokiej rzeszy Czytelników, a w tym głównie inżynierów. W książkach skoncentrowano się na prezentacji szerokiego wachlarza prostych i złożonych problemów w ujęciu wektorowym i przestrzeganiu jednolitego matematycznie zorientowanego podejścia do opisu i wyjaśnienia wielu nawet złożonych i często zupełnie nowych działów mechaniki klasycznej. Stanowią one wyraz konsekwentnego dążenia autora do połączenia mechaniki technicznej zorientowanej inżyniersko z mechaniką klasyczną wykładaną na wydziałach fizyki i matematyki stosowanej. (z Przedmowy)

Obydwie pozycje o charakterze podręcznika i monografii mają stanowić kompendium wiedzy dotyczącej mechaniki klasycznej z uwypukleniem jej nowych gałęzi rozwoju, co w zamierzeniu powinno ożywić mechanikę i wzmocnić zainteresowanie nią wśród szerokiej rzeszy Czytelników, a w tym głównie inżynierów. W książkach skoncentrowano się na prezentacji szerokiego wachlarza prostych i złożonych problemów w ujęciu wektorowym i przestrzeganiu jednolitego matematycznie zorientowanego podejścia do opisu i wyjaśnienia wielu nawet złożonych i często zupełnie nowych działów mechaniki klasycznej. Stanowią one wyraz konsekwentnego dążenia autora do połączenia mechaniki technicznej zorientowanej inżyniersko z mechaniką klasyczną wykładaną na wydziałach fizyki i matematyki stosowanej. (z Przedmowy)

Wysokociśnieniowe technologie hydrostrumieniowe.

Synergiczne konstrukcje ściernic ze spoiwem ceramicznym.

Wraz z rozwojem i postępem technicznym w przemyśle maszynowym rosną wymagania dotyczące dokumentacji technicznej, powodując konieczność stosowania różnych rodzajów i odmian rysunków technicznych. Wyraźne są przy tym tendencje do ujednolicenia zasad i przepisów rysunku technicznego maszynowego, elektrycznego i architektoniczno-budowlanego, co znajduje odzwierciedlenie w ciągłym uaktualnianiu tych przepisów i normalizowaniu ich w skali międzynarodowej. W książce podano zbiór najważniejszych informacji z dziedziny rysunku technicznego opracowany z uwzględnieniem Polskich Norm. Omówiono szczegółowo zasady rysunku maszynowego oraz podano wiadomości z rysunku elektrycznego, architektoniczno-budowlanego i chemicznego dla mechaników, a także zasady gospodarki rysunkowej. Treść książki uzupełniono licznymi przykładami rysunków opracowanych zgodnie z obowiązującymi przepisami [wydanie XXVII z aktualnym spisem norm (stan: maj 2025)]. Książka jest przeznaczona dla: studentów wyższych uczelni technicznych, uczniów szkół technicznych, personelu inżynieryjno-technicznego zakładów przemysłowych, biur konstrukcyjnych i projektowych.

Niniejszy podręcznik akademicki jest adresowany głównie do studentów wydziałów mechanicznych wyższych uczelni technicznych. Materiał w nim zawarty odpowiada programowi zajęć dydaktycznych z przedmiotu „grafika inżynierska i zapis konstrukcji”. W podręczniku podano podstawowe wiadomości teoretyczne, ilustrując je rozwiązaniem odpowiednio dobranych przykładów. Układ opracowania, zawartość merytoryczna oraz sposób przedstawiania problemów są rezultatem naszych wieloletnich doświadczeń dydaktycznych.

Zastosowanie systemów CAx w projektowaniu inżynierskim

redakcja naukowa: Adam Marciniec

Niniejsza monografia zawiera przykłady różnorodnego zastosowania współczesnych środków komputerowego wspomagania w procesie projektowania przekładni zębatych. W budowie maszyn, wśród zespołów mechanicznych, wciąż kluczową rolę odgrywają przekładnie, a w szczególności przekładnie zębate. To specjalne znaczenie przekładni przejawia się także w historii ich rozwoju. Na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat można odnotować imponujący postęp w tym zakresie. Stale zwiększała się tzw. gęstość mocy przenoszonej przez przekładnie przy rosnącej niezawodności i trwałości.

Rozwój przekładni zębatych odbywał się z jednej strony poprzez zastosowanie coraz doskonalszych materiałów, procesów obróbki cieplno-chemicznej, narzędzi, obrabiarek, metod wytwarzania, systemów produkcji. Z drugiej strony rozwój ten dokonywał się dzięki aplikacji nowatorskich koncepcji i rozwiązań konstrukcyjnych, a także wykorzystaniu narzędzi komputerowego wspomagania projektowania oraz analizy zjawisk i zagadnień decydujących o jakości przekładni. W ten właśnie obszar wpisuje się problematyka czterech rozdziałów tej pracy, stanowiących odrębne  części.

Niniejsza publikacja skierowana jest przede wszystkim do studentów uczelni technicznych przystępujących do projektowania i obliczeń reduktorów. Dzięki niej bez trudu opracują projekt przekładni zębatej na studiach inżynierskich oraz fragmentu układu napędowego na studiach drugiego stopnia. Zawarte w książce przykłady dotyczą projektowania i obliczeń rzeczywistych, najczęściej występujących w budowie maszyn, elementów przekładni.
Książka jest kontynuacją serii publikacji Autora ułatwiających wykonanie obliczeń projektowych przy użyciu programu Autodesk Inventor. Jest swoistym przewodnikiem po funkcjach programu pomocnych przy projektowaniu skomplikowanych części maszyn i ich mechanizmów. Szczególną uwagę zwrócono na zasady obliczania reduktora jedno i dwustopniowego z przekładnią zębatą o zębach skośnych.
Sprawdź, jak poprawnie przeprowadzić analizę wymiarową wałów reduktorów. Poznaj zasady doboru średnic końcowych czopów wałów. Zobacz, jak prawidłowo skonstruować korpus reduktora.