MTE 436 กลศาสตร์ของเครื่องจักร (Mechanics of Machinery)
3(3-0-6)
หมวดวิชาวิชาเลือกวิศวกรรมเครื่องกล | รายวิชาที่ต้องเรียนมาก่อน : ไม่มี | รายวิชาที่ต้องเรียนพร้อมกัน : ไม่มี
หลักสูตรครุศาสตร์อุตสาหกรรมบัณฑิต (ค.อ.บ.) สาขาวิศวกรรมเครื่องกล (หลักสูตร 5 ปี) ฉบับปรับปรุงปี พ.ศ.2558
รายวิชานี้เกี่ยวข้องกับอะไร?
รายวิชานี้มีมุ่งหวังให้ผู้เรียนได้ประยุกต์ใช้องค์ความรู้เดิม (prior knowledge applying) ในรายวิชากลศาสตร์วิศวกรรมภาคพลศาสตร์ และให้ผู้เรียนได้มาซึ่งองค์ความรู้ใหม่ (knowledge acquiring) เกี่ยวกับการเรียนรู้วิธีการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของกลไก การออกแบบกลไกเพื่อให้ได้รูปแบบการเคลื่อนที่ตามที่กำหนด และการวิเคราะห์แรงในกลไกหรือเครื่องจักรกลเพื่อนำไปสู่การออกแบบเครื่องจักรกล
ผู้เรียนจะได้รับความรู้เกี่ยวกับสาระสำคัญของกลศาสตร์เครื่องจักรกล คำนิยาม หลักการ และทฤษฎี ภายใต้การวิเคราะห์จลนศาสตร์ (kinematic analysis) ซึ่งเป็นการวิเคราะห์เรขาคณิตของการเคลื่อนที่ (geometry of motion) ของกลไก และการวิเคราะห์จลนพลศาสตร์ (kinetic analysis) ซึ่งเป็นการวิเคราะห์แรงในกลไก
รายวิชานี้สำคัญไร?
เครื่องจักรกลถูกออกแบบและสร้างขึ้นจากชิ้นส่วนที่หลากหลายซึ่งทำงานร่วมกันอย่างสัมพันธ์กันเพื่อจุดประสงค์ของการทำงานทางกล (mechanical work) หรือส่งผ่านกำลังงาน (power) รายวิชานี้เป็นรายวิชาประยุกต์ที่หลอมรวมองค์ความรู้พื้นฐานสำคัญในรายวิชาพลศาสตร์วิศวกรรม เพื่อนำไปสู่การออกแบบชิ้นส่วนเครื่องจักรกลในทางปฏิบัติ เครื่องจักรกลต่าง ๆ ที่อยู่รอบตัวช่วยอำนวยความสะดวกในการดำเนินชีวิตของเรา เครื่องจักรกลเหล่านี้ประกอบด้วยกลไก (mechanism) ที่หลากหลาย กลไกจะประกอบด้วยชิ้นส่วนต่าง ๆ หรือชิ้นต่อโยง (link) ซึ่งทำหน้าที่ในการส่งผ่านหรือกำหนดการเคลื่อนที่ที่สอดคล้องและสัมพันธ์กันตามที่คาดหวัง (desired motion) และได้รับภาระหรือแรงกระทำตลอดเวลา ดังนั้นการออกแบบกลไกจึงต้องเริ่มต้นด้วยการหาความสัมพันธ์ระหว่างชิ้นต่อโยงด้วยกันทางเรขาคณิตเพื่อกำหนดการเคลื่อนที่ที่คาดหวัง จากนั้นก็หาแรงที่กระทำต่อชิ้นต่อโยงเหล่านั้นด้วยการวิเคราะห์ตำแหน่ง ความเร็ว และความเร่ง และออกแบบรูปร่างชิ้นต่อโยงที่เหมาะสมเพื่อให้กลไกนั้นทำงานได้
ในรายวิชานี้ ผู้เรียนจะเรียนรู้และได้รับประสบการณ์ในการวิเคราะห์อย่างเข้มข้นในเรื่อง ตำแหน่ง ความเร็ว ความเร่ง และแรง ตามกฏของนิวตัน และนำไปสู่การเชื่อมโยงกับการออกแบบชิ้นส่วนทางกลซึ่งเป็นรายวิชาถัดไปที่ผู้เรียนจะได้ศึกษา ผู้เรียนจะได้ทบทวนความรู้ในหลักการสำคัญในรายวิชาพลศาสตร์วิศวกรรม จากนั้นผู้เรียนจะประยุกต์ใช้หลักการเหล่านั้นเพื่อวิเคราะห์ (analysis) กลไกรูปแบบต่าง ๆ ที่พบเห็นได้ในชีวิตประจำวัน
คุณจะเรียนรู้เนื้อหาอะไรบ้าง?
รายละเอียดวิชา : บทนำเกี่ยวกับการออกแบบและคำนิยามสำคัญ การส่งผ่านการเคลื่อนที่ สมการของ Grubler’s การวิเคราะห์ตำแหน่งของกลไก กฎของกราช๊อฟ การวิเคราะห์ความเร็วและความเร่ง จุดหมุนเฉพาะกาล การวิเคราะห์แรงในเครื่องจักรกล การออกแบบลูกเบี้ยว การวิเคราะห์ขบวนเฟือง และสมดุลของเครื่องจักรกล
หัวข้อ
- พื้นฐานจลนศาสตร์ของกลไก : ชิ้นต่อโยง โซ่จลนศาสตร์ กลไก โครงสร้าง เครื่องจักรกล การผกผันกลไก ระดับความเสรี สมการของ Grubler กฎของ Grashof
- การวิเคราะห์จลนศาสตร์ของกลไก : การส่งถ่ายการเคลื่อนที่ ตำแหน่ง ความเร็ว ทฤษฎีของ Kennedy และจุดหมุนเฉพาะกาล และความเร่ง
- การวิเคราะห์ลูกเบี้ยวและตัวตาม : ชื่อเรียกส่วนต่าง ๆ ของลูกเบี้ยว การเปลี่ยนการเคลื่อนที่ แผนภาพการกระจัด แผนภาพความเร็ว และแผนภาพความเร่งของตัวตาม แบบการเคลื่อนที่ของตัวตาม การออกแบบลูกเบี้ยว
- การวิเคราะห์เฟืองและระบบเฟือง : ชื่อเรียกส่วนต่าง ๆ ของเฟืองและระบบเฟือง อัตราทดของระบบเฟืองและระบบเฟือง
- พื้นฐานจลนพลศาสตร์ของกลไก : กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน แรงและโมเมนต์ ความได้เปรียบเชิงกล การสมดุลของวัตถุ การส่งถ่ายแรง
- การวิเคราะห์จลนพลศาสตร์ของกลไก : หลักการของ D’ Alembert การวิเคราะห์แรงในกลไกแบบสถิตและพลวัต การสมดุลเครื่องจักรกล
ผลลัพธ์การเรียนรู้รายวิชา (course learning outcomes - CLOs)
หลังจากผู้เรียนสำเร็จรายวิชานี้แล้ว ผู้เรียนที่ประสบความสำเร็จ (a successful learner) จะสามารถ...
- CLO-1 : แยกแยะ (distinguish) ความแตกต่างระหว่างกลไก (mechanism) โครงถัก (truss) โครงกรอบ (frame) และเครื่องจักร (machine)
- CLO-2 : สร้าง (create) โครงร่างของกลไกที่พบเห็นได้ในชีวิตประจำวันเพื่อการศึกษาด้านจลนศาสตร์ และระบุ (identify) ความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่ง (position) เวลา (time) ความเร็ว (velocity) และความเร่ง (acceleration)
- CLO-3 : แก้ปัญหา (solve problem) ที่เกี่ยวข้องกับกลไกแบบระนาบในเครื่องจักรโดยประยุกต์ใช้วิธีการแบบกราฟิกและแบบวิเคราะห์
- CLO-4 : พัฒนา (develop) แบบจำลองกลไกแบบระนาบและเครื่องจักรตามหลักจลนศาสตร์และจลนพลศาสตร์
เอกสารประกอบการสอน (เตรียมโดยผู้สอน)
- W1 : -
- W2 : สไลด์แนวคิดสำคัญ
- W3 : อ่านงานมอบหมาย เรื่อง โครงร่างกลไก
- W4 : โครงร่างกลไกและการวิเคราะห์ตำแหน่ง
- W5 : การวิเคราะห์ความเร็ว
- W6 : การวิเคราะห์ความเร่ง
- W15 : Gear Train
- W16 : Gear Train (Formula)
- W17 : Gear Train (Tabular)
เอกสารเพิ่มเติม
1. Grashof law (@youtube คลิ๊กขวาและเปิดแท็ปใหม่ https://www.youtube.com/watch?v=Cmx-4RQKBPs)
