Makina Tasarımı I

1. Makina Tasarımı I DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Sunudaki bilgiler farklı kaynaklardan derlemedir

2. Genel Bilgiler Bir fonksiyonu yerine getiren, İnsan gücünü arttıran ve yararlı bir iş yapan teknik sistemler makina, tesisat ve cihaz olmak üzere üç grupta incelenir. Bu yapıtlar fonksiyon bakımından birbirlerinden farklı olmakla birlikte şekil tarzı bakımından birtakım elemanlardan oluşmuştur. Makina ve tesisat elemanlarının konstrüksiyon işlemleri aynı cihaz elemanlarının ki ise farklı esaslara dayanmaktadır. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

3. Makine enerji üreten, döndüren veya transfer eden, faydalı bir iş yapan teknik sistemlerdir. Cihaz bilgi ve sinyal alan, değiştiren veya ileten sistemlerdir. Tesisat malzeme ileten, değiştiren, ayıran sistemlerdir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

4. Elektrik Hidrolik Isı Kimyasal Enj. Nükleer Enj. Rüzgar Makinalar; Kuvvet ve iş makinaları olarak iki gruba ayrılır. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü K.M. Mekanik Enj. Mekanik Enj. İ.M. İş Yapabilecek başka bir Enj.

5. Makina elemanları bilimi, makinaları oluşturan elemanların konstrüksiyon yani hesaplama ve şekillendirme prensiplerini inceleyen bilim dalıdır. Herhangi bir sistemin makine elemanı olabilmesi için; • Belli bir fonksiyonu yerine getirmesi, • Başka bir sisteme bağlı olmadan kendine özgü, hesaplama ve şekillendirme prensiplerine sahip olması gereklidir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

6. MAKİNA ELEMANLARI Bağlama Elemanları Biriktirme Elemanları Destekleme ve Taşıma Elemanları İrtibat Elemanları Hareket ileten Elemanlar Çözülemeyen B.El Yaylar Çözülebilen B.El Miller ve Akslar Yataklar Dişli Çarklar Kayış Kasnak Mek. Zincir Mek. Sürtünmeli Çark Mek. Kaplinler Kavramalar Kaynak Lehim Yapıştırma Perçin Cıvata Mil - Göbek Kaymalı Yatak Rulmanlı Yatak Paralel Kama Pim Kama Konik Geçme Sıkı Geçme Sıkma Heçme Kamalı Mil Profilli Mil DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

7. Başka bir yaklaşımla; • Kuvvet ve kuvvet çifti iletimine yarayan bağımsız makina parçaları “Makina Elemanları” olarak tanımlanabilir. Kuvvet ve kuvvet çifti birbirine nazaran hareketli elemanlar ve birbirine nazaran hareketsiz elemanlar arasında iletilebilir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

8. Kuvvet ve kuvvet çifti iletiminde iki ana prensip: Kapalı şekil ile (şekil bağlı) iletim • Kama, feder, pim gibi çözülebilen • Kaynak, perçin gibi çözülemeyen bağlantılarla Sürtünme kuvveti ile (kuvvet bağlı) iletim • Sıkı geçme, konik geçme gibi mekanik sürtünme • Hidrokinetik kavrama ve tork konvertörlerinde olduğu gibi kısmen akışkan içi sürtünmelerde DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

9. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

10. Konstrüksiyon • Herhangi bir teknik sistemin ödevinin kesin olarak belirtilmesi, • Uygulanacak fiziksel prensiplerin saptanması • bu prensipleri sağlayan elemanların seçimi • bunların montaj ve parça resimlerinin hazırlanması sürecindeki faaliyetlerin tümünü kapsar. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

11. Konstrüksiyon Kontrüksiyon işlemi; bir mühendisin (temel bilimlere, bilgi ve bilgi ve deneyimlerine dayanarak) kendisine sorulan teknik bir probleme genel olarak teknik bir yapıt biçiminde çözüm bulabilmek için ortaya koyduğu yaratıcı ve zihinsel faaliyetlerin tümüdür. Çözüm olarak önerilen teknik yapıt istenilen fonksiyonu yerine getirmenin yanında ekonomik, üretilebilir, çevre dostu ve yeniden değerlendirilebilir olmalıdır. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

12. Genellikle makinalar bir ihtiyaç sonucudur. Bu nedenle makinalar; • Yeni bir iş yapma kabiliyetine sahip makinalar • Veya belirli bir işi mevcut makinalardan daha ekonomik şekilde yapma kabiliyetine sahip makinalar olabilirler. Bu şekilde yeni makinaları yapmak, • Yaratıcı kabiliyet • Teorik bilgi (mukavemet, malzeme, imal usulleri, makina elemanları gibi konularda bilgi sahibi olmak) • Birikmiş tecrübeye dayanır. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

13. TEORİ TECRÜBE BULUCU KABİLİYET MALZEME İMAL USULLERİ YENİ DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

14. HEDEF ÖDEV TEKNİK ÖZEL İSTEKLER VE ÖZELLİKLERİ ÇALIŞMA PRENSİBİNİN SAPTANMASI TEKNİK VE EKONOMİK ANALİZ ÇALIŞMA PRENSİBİNİN SAPTANMASI FİZİBİLİTE ANALİZİ EKONOMİK VE TEKNOLOJİK ÖN ŞEKİLLENDİRME ALTERNATİFLERİ TEMEL PRENSİP, KİNEMATİK TERTİP ŞEKİLLENDİRME GENEL TEKNİK ŞARTLARA GÖRE PROTOTİP İMALAT Konstrüksiyonda Dikkate Alınacak Kriterler • Makine bir ihtiyaç sonucudur. Bu ihtiyaçlar bir hedef ortaya koyar. Hedef’e göre ödev saptanır. Makinanın fonksiyonu, giriş çıkış tayini, boyut, ağırlık ve benzer sınırlayıcı şartları kapsayan kademedir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Mevcut makinalara dayanarak, fiziksel kanunlardan hareket ederek makinanın çalışma prensibi saptanır. İşletme, imalat, bakım maliyetlerini kapsayan analizdir. Uygun sonuç alınırsa teknolojik fizibiliteye geçilir. Teknolojik fizibilite imalat yöntemleri ile olanaklarını kapsayan analizdir. Çalışma prensibine göre makinanın kinematik prensibi saptanır. Kinematik ve dinamik analiz yapılır. Genel teknik isteklere göre boyutlandırma yapılır. Montaj resmi tamamlanır. Resimlere göre prototip imal edilir.

15. Makine Konstrüksiyonunun Genel İstekleri Verilmiş bir çalışma prensibine dayanarak makina elemanlarının seçimi ve şekillendirilmesi Fonksiyon ve Teknik İsteklere göre yapılır. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Fonksiyonlar; bağlama, destekleme, taşıma, biriktirme, hareket iletme olabilir. Teknik istekler; işe yaramama, maliyet, imalat, estetik olarak sayılabilir.

16. Şekillendirme Kriterleri İşe Yarama Maliyet İmalat Estetik Ani Zamana Bağlı Tolerans yüzey pürüzlülüğü İmalat prensipleri Talaş kaldırma usulü ile işleme kabiliyeti İmalat Çalışma Onarım ve Bakım Günün estetik görünüşüne uygun Dinamik (Mukavemet) Aşınma Sıcaklık (Sürtünme) Statik (Mukavemet) Deformasyon Titreşim Stabilite Sıcaklık DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

17. İşe yaramama, Elemanın kopmasından, Elastik plastik deformasyondan, Titreşimin rezonansa gelmesinden, Aşınmadan, Ve Sıcaklıktan dolayı olabilir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

18. İşe yaramama, aniden (statik yük altında kopma) veya zamana bağlı olabilir. Zamana bağlı işe yaramamada ömür kavramı ortaya çıkar. İşe yaramaz hale gelinceye kadarki çalışma süresidir. Sonlu veya sonsuz iki şekilde göz önüne alınır. Sonlu ömürde, elemanların çalışma süreleri belirli ve nispeten kısadır. Sonsuz Ömürde ise çalışma zamanı teorik olarak sonsuz, pratik olarak nispeten uzun bir zamandır. Sonlu ve sonsuz ömrün tarifi makinaların doğal kullanılabilme sürelerine bağlıdır. Bu süre teknolojinin gelişmesi ile değişmektedir. Eskiden bir makinanın değiştirilmesi için 15-20 yıl zamana ihtiyaç varken günümüzde 7-8 yıl hatta gelişmiş ülkelerde 4-5 yıla kadar inmiştir. Bu süreye Teknolojik süre adı verilir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

19. Maliyet Konstrüktörün görevi; istenilen kalitede mamulü en az masraf ile veya imalat maliyeti belli mamulü en yüksek kalitede elde etmektir. Toplam maliyet, İmalat, İşletme, Bakım masraflarından oluşur. İmalat maliyeti, Malzeme işçilik, takım masrafları ve makinaların amortismanlarından oluşur. İşletme maliyeti, Belirli bir iş için makinanın sarfettiği zaman veya enerji yani üretme gücü ve verime bağlıdır. Bakım maliyeti, Normal bakım için gereken malzemenin fiyatı ve sarfedilen zamanı kapsar. Maliyeti düşürmek için belirli bir çözüm yolu yoktur. Bazı prensipler vardır. Standart malzeme ve eleman kullanımı Fonksiyonu etkilenmediği sürece kaba toleransların kullanımıdır. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

20. İmalat Prensipleri, Elemanı dış şekli, fonksiyonunu en iyi şekilde yerine getirebilmesine ve elemana uygulanacak imal usullerine göre tayin edilir. Bu nedenle kontrüktör fabrika olanaklarını da göz önünde tutarak ekonomik bakımdan en uygununu seçmesi gerekir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

21. Matematiksel Model • Teknikte çeşitli hesap prensipleri ve organizasyon işlemleri gerçek sistemler üzerine değil matematik bakımından uygun olan modeller üzerine uygulanmaktadır. Matematiksel modeller bütün bilim dallarında kullanılan bir usuldür. Bazı kabuller üzerine kurulur. kabullerin gerçeklere uygun şekilde yapılması gerekir. Aksi halde hatalara yol açabilir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

22. Konstrüksiyonlarda Hesap Tarzı • Konstrüksiyon işlemi hesaba ve sezgiye dayanan faaliyetlerin toplamından oluşur. Prensip olarak hesap tarzı genelden ayrıntılara doğrudur. Ancak gereken hallerde geriye dönüşler yapılır ve sonuçlar incelenir. Konstrüksiyon işleminde prensip olarak hesapların kontrolü başka biri tarafından yapılır. Bu bakımdan konstrüktör şu prensiplere göre çalışmalıdır. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

23. a. Hesap şekli her zaman ve herkes tarafından kolayca takip edilmeli b. Hesap tarzı, bütün fiziksel ve matematiksel kabulleri açıkça ve herkes tarafından anlaşılabilir şekilde ortaya konmalı c. Her kademenin hesap tarzı ile önceki hesap kademeleri arasından ilişki kurulmalı veya sonraki hesap tarzlarıyla bağlantı olanakları sağlanmalı DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

24. Boyutlar ve Birimler Ana boyutlar ve ana boyut sistemleri • Geometri tek ve ana boyutu olan bir ilimdir. Geometride tüm ölçülendirme ve hesaplar “UZUNLUK = L “ boyutu veya bu boyutun karesi, kübü ile belirlidir. • Kinematik ilimi ise “UZUNLUK = L” ana boyutundan başka “ZAMAN = T ” boyutu da kullanılır. Bu ilimde kullanılan Hız (L/T ), ivme (L/T²) gibi büyüklükler, L ve T den türetilmiştir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

25. Kinetik ise L ve T den başka üçüncü bir ana boyutta gereksinim göstermiştir. Bu üçüncü boyut mühendisler tarafından “ KUVVET = K “, fizikçiler tarafından ise “ KÜTLE = M “ olarak kabul edilmiştir. Bu durum iki farklı ana boyut sistemini ortaya çıkarmıştır. • Teknik ana boyut sistemi= LKT • Fiziki ana boyut sistemi = LMT • Teknik ana boyut sistemlerinde kütle (KT2/L), fiziki ana boyut sisteminde kuvvet (ML/L2) türetilmiş büyüklüklerdir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

26. Birimler ve Birim Sistemleri • Büyüklük ölçme yolu ile değerlendirilen bir özelliktir. Ölçme esas olarak mukayese işlemi olmakla beraber bir birime göre yapılır. Genellikle birimler bir sembol ile gösterilir. Bu gösterişte birimler arasında belirli bir prensibe göre bağlantılar kurulduğu taktirde birim sistemi elde edilir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

27. Günümüzde birçok birim sistemi kullanılmaktadır. Fizikte CGS, teknikte MKSA sistemleri kullanılmaktadır. MKSA sistemini esas alan ISO tarafından 1960 yılında ortaya atılmış olan SI sistemi mühendislik dallarında olduğu gibi fizikte de kullanılmaktadır. Bu sistemde kuvvet teknik sistemde olduğu gibi temel büyüklük değildir. Burada temel büyüklük olarak birimi (kg) olan kütle alınmıştır. SI sistemine göre kuvvet türetilmiş bir büyüklük olup birimi Newton (N) cinsindendir. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

28. Newton kanununa göre Kuvvet=Kütle * İvme • 1N= 1kg*1m/s2 olarak tarif edilmiştir. • Teknik sistemde kuvvet temel büyüklük olup kg cinsindendir. SI sisteminde kg kütle birimi olduğundan birlikte kullanım sırasında karışıklık olmaması için TS teknik sistemde kuvvet birimini kg.f, DIN ise kp olarak ifade etmektedir. • 1kp = 1kgf = 9,807 N 10N DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

29. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

30. Temel birimlerin yanısıra türetilmiş birimlerde kullanılmaktadır. Bazı türetilmiş SI birimlerinin özel isimleri ve sembolleri vardır. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

31. Uluslararası (SI) Birimlerinin Çarpanları DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü

32. BÜYÜKLÜK BİRİMİN ADI BİRİMİN SEMBOL TARİF • SI birimleri ve çarpanları ile birlikte kullanılabilen SI birimleri dışında kalan pratik önemi büyük olan bazı birimler vardır. Bu birimler uluslar arası Ağırlık ve Ölçüler Komitesi tarafından tanınmıştır. -1 DAKİKA SAAT GÜN Min h d 1 min = 60 s 1 h = 60 min 1 d= 24 h ZAMAN DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü HACİM LİTRE lt 1 lt = 1 dm³ KÜTLE TON t 1 t = 10³ kg EMERJİ ELEKTRON VOLT eV POTANSİYEL FARKI 1 VOLT OLAN VAKUMDAN BİR ELEKTRONUN GEÇMESİ İLE MEYDANA GELEN KİNETİK ENERJİDİR. 1 eV = 1,60219 x 10 j 18 AKIŞKANIN BASINCI BAR bar 1 bar = 10 Pa 5