Detail předmětu

Konstruování strojů - strojní součásti (strojLAB)

FSI-5KLAk. rok: 2026/2027

Klíčový předmět strojního inženýrství zaměřený na návrh a posouzení základních strojních součástí a spojů z hlediska funkce, pevnosti a životnosti. Studenti se naučí metodiku konstrukčního a pevnostního návrhu os a hřídelí, uložení, spojů a pružin s využitím norem a doporučení z inženýrské praxe. Předmět systematicky propojuje znalosti z mechaniky, pružnosti a pevnosti a materiálového inženýrství do ucelené metodiky návrhu strojních uzlů na bakalářské úrovni. Oproti předmětu 5KS Konstruování strojů – strojní součásti se předmět 5KL Konstruování strojů - strojní součásti (strojLAB) liší charakterem cvičení. Cvičení jsou realizována ve strojLABu a jsou zaměřena na řešení praktických problémů na reálných strojních uzlech s využitím zkušebních přípravků. Studenti v nich kombinují výpočty, experimenty a jednoduché výrobní/technologické úkony, čímž systematicky propojují teorii s praxí.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav konstruování (ÚK)

Vstupní znalosti

Student musí před zápisem předmětu:

  • mít složenou zkoušku z předmětu Pružnost a pevnost I (4PP, 4PP-A),
  • ovládat základy mechaniky a pružnosti a pevnosti (rovnováha soustav, vnitřní účinky v prutech, napětí, deformace, základní napěťové stavy, základy únavy materiálu),
  • znát základní strojírenské materiály a jejich mechanické vlastnosti,
  • ovládat technické kreslení podle ČSN/ISO,
  • zvládat běžné inženýrské výpočty (jednotky, přepočty, čtení tabulek, diagramů a norem).

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Předmět je zakončen vykonáním zkoušky po předchozím udělení zápočtu.

Zápočet potvrzuje, že se student aktivně účastnil práce během semestru a byl schopen správně a samostatně řešit zadané úlohy. Podmínkou udělení zápočtu je získání alespoň 50 bodů z maximálního počtu 100 bodů, které může student získat ve dvou testech konaných během semestru ve cvičeních. Body získané v průběhu semestru se nepřenášejí ke zkoušce.

Zkouškou se ověřuje komplexní zvládnutí látky vymezené v kartě předmětu a schopnost získané poznatky samostatně a tvůrčím způsobem aplikovat. Zkouška má písemnou a ústní část. Písemná část zkoušky je povinná pro všechny studenty, probíhá prezenčně a trvá 90 minut. Písemná část je hodnocena v rozmezí 0 až 100 bodů; pro úspěšné složení zkoušky musí student získat alespoň 50 bodů.

Ústní část zkoušky je dobrovolná. Mohou ji absolvovat pouze studenti, kteří v písemné části dosáhli 80–89 bodů a chtějí zlepšit hodnocení z klasifikačního stupně B na A. Výsledek ústní části může vést ke změně klasifikačního stupně z B na A, nebo ke zachování stupně B. Studenti, kteří v písemné části dosáhnou 90–100 bodů, jsou hodnoceni klasifikačním stupněm A bez absolvování ústní části. Celkové hodnocení předmětu je vyjádřeno klasifikačním stupněm ECTS podle Studijního a zkušebního řádu VUT.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům základy pevnostního a konstrukčního návrhu strojních součástí pro samostatný návrh a posouzení základních strojních uzlů. Důraz je kladen na vztah mezi zatížením, materiálem, tvarem a spolehlivostí, na návrh proti porušení a na aplikaci norem a výpočtových postupů.

Po úspěšném absolvování předmětu bude student schopen:

  • vysvětlit mechanismy a příčiny porušování základních strojních součástí při statickém i únavovém zatížení, včetně vlivu materiálu, povrchu, tření a mazání,
  • navrhnouta zkontrolovat základní strojní součásti – spoje, mechanické pružiny, uložení a těsnění,
  • zvolit vhodný typ součásti, materiál a způsob uložení s ohledem na funkci, životnost, bezpečnost, vyrobitelnost a údržbu,
  • integrovat navržené součásti do jednoduchých strojních uzlů a sestav a ověřit jejich funkci pomocí výpočtu.

Prerekvizity a korekvizity

Základní literatura

BUDYNAS, Richard G. a J. Keith NISBETT. Shigleyho konstruování strojních součástí. 2. vyd. Odborní editoři Martin HARTL a Miloš VLK. Brno: VUTIUM, 2023. 1296 s. ISBN 978-80-214-5471-2. (CS)

Doporučená literatura

BUDYNAS, Richard G. a J. Keith NISBETT. Shigley’s mechanical engineering design. 2024 release. [S.l.]: McGraw-Hill Education, 2024. 1120 s. ISBN 9781266929892. (EN)
NORTON, Robert L. Machine design: an integrated approach. 6th ed. [S.l.]: Pearson, 2020. 1089 s. ISBN 9780135184233. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-ZSI-P bakalářský

    specializace STI , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program B-KSI-P bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Osnova

  1. Úvod do konstruování. Mezní stavy, návrhový součinitel, součinitel bezpečnosti.
  2. Porušování způsobené statickým zatěžováním. Únavové porušování způsobené proměnným zatěžováním.
  3. Osy a hřídele. Spoje hřídelem s nábojem.
  4. Povrchy strojních součástí. Kontakt těles. Tření, mazání a opotřebení.
  5. Valivá ložiska. Vztah mezi zatížením, trvanlivostí a spolehlivostí. Kombinované a proměnlivé zatížení.
  6. Modifikovaná rovnice trvanlivosti. Kuželíková ložiska. Mazání ložisek a konstrukce uložení.
  7. Rozdělení spojů. Pohybové šrouby. Spojovací šrouby.
  8. Předepjaté šroubové spoje. Nýtové spoje.
  9. Svarové, pájené a lepené spoje.
  10. Šroubovité tlačné, tažné a zkrutné pružiny. Talířové a listové pružiny.
  11. Teorie hydrodynamického mazání. Radiální kluzná ložiska s hydrodynamickým mazáním.
  12. Radiální kluzná ložiska s tlakovým oběhovým mazáním. Radiální kluzná ložiska s mezným mazáním.
  13. Rekapitulace a příprava ke zkoušce.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Osnova

  1. Polohovací stolek se čtyřmi šroubovými zvedáky – systém jako celek.
  2. Polohovací stolek – kinematická a statická analýza uzlu.
  3. Šneková hřídel zvedáku – pevnostní a deformační analýza.
  4. Šneková hřídel zvedáku – únavové namáhání a životnost.
  5. Šneková hřídel – spojení hřídele s nábojem a uložení. Zápočtový test.
  6. Šneková hřídel – valivá ložiska v reálném uložení.
  7. Vřeteno šroubového zvedáku – pohybový šroub.
  8. Předepjaté šroubové spoje.
  9. Šroubové a svarové spoje.
  10. Šroubové pružiny – výroba pružiny ve strojLABu.
  11. Šroubové pružiny – testování pružiny ve strojLABu. Zápočtový test.
  12. Kluzná ložiska – hydrodynamické mazání.
  13. Kluzná ložiska – mezné mazání.