PROGRAMA DOCENTE DE LA ASIGNATURA: SISTEMAS MECÁNICOS

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1 UNIVERSIDADE DE VIGO PROGRAMA DOCENTE DE LA ASIGNATURA: SISTEMAS MECÁNICOS Código: INGENIERIA TÉCNICA INDUSTRIAL 3º CURSO DE ESPECIALIDAD ELECTRÓNICA INDUSTRIAL E.T. INGENIERIA INDUSTRIAL Departamento de Ingeniería Mecánica, Motores Térmicos y Fluidos UNIVERSIDAD DE VIGO CURSO ACADEMICO I. DATOS ADMINISTRATIVOS Nombre de la materia Sistemas mecánicos Número de referencia Créditos aula/ grupo 9 Créditos laboratorio/grupo 7,5 Numero grupos aula 3 Número grupos laboratorios 5 Anual/ Cuatrimestral Cuatrimestral Departamento Ingeniería Mecánica, Máquinas y Motores Térmicos y Fluidos Area de conocimiento Ingeniería mecánica II. PROFESORADO DE LA MATERIA FRANCISCO JAVIER PUIG ESTÉVEZ ( 794 ) TUTORIAS: Lugar: Despacho de Ingeniería Mecánica Horario: Lunes de 16,30 a 18,30 III. TEMARIO

2 MODULO I : CINEMATICA DE LOS MECANISMOS TEMA 1: INTRODUCCION, MECANISMOS, MAQUINAS Y PARES 1.1. Mecanismos, Máquinas 1.2. Análisis y Síntesis de los Mecanismos 1.3. Par Elemental Pares de Primer Grado Pares de Segundo Grado 1.4. Grados de Libertad y su Reducción 1.5. Inversión Cinemática 1.6. Ley de GRASHOF 1.7. Estructura Básica de un Robot Grados de Libertad del Manipulador de un Robot Esquema Tipo de Configuración Geométrica de los Manipuladores Configuración de Coordenadas Polares Configuración de Coordenadas Angulares Configuración de Coordenadas Cilíndricas Configuración de Coordenadas Cartesianas Configuración tipo SCARA TEMA 2 : CINEMATICA DE LOS MECANISMOS PLANOS 2.1. Cadenas de Pares de Rotación 2.2. El Cuadrilátero Articulado 2.3. El Mecanismo Biela- Manivela y sus Derivados Mecanismos de Retorno Rápido Mecanismos de Líneas Rectas Pantógrafo 2.4. Determinación de Trayectorias 2.5. Ejercicios TEMA 3 : ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DE LOS MIEMBROS DE LA CADENA CINEMATICA 3.1. Eje Instantáneo de Rotación y Deslizamiento 3.2. Cálculo de los Centros Instantáneos de Rotación 3.3. Curvas Polares 3.4. Velocidad de Cambio de Polo 3.5. Círculo de Inflexiones 3.6. Fórmula de Euler- Savary Construcciones Gráficas TEMA 4 : TÉCNICAS DE DETERMINACIÓN DE VELOCIDADES 4.1. Técnicas de Determinación de Velocidades Método de la Proyección Método de las Velocidades Giradas Método del Cinema Método de Velocidades Relativas Método del Punto Auxiliar 4.2. Velocidades en los Mecanismos de Corredera 4.3. Ejercicios TEMA 5 : ANÁLISIS DE ACELERACIONES EN EL MOVIMIENTO PLANO 5.1. Componentes Intrínsecas Polo de Aceleraciones

3 5.2. Cinema de Aceleraciones Aceleraciones Relativas Aceleración Complementaria o de Coriolis 5.3. Círculo Tangencial 5.4. Aplicaciones 5.5. Método del Punto Auxiliar 5.6. Caso de Mecanismos con Correderas 5.7. Ejercicios TEMA 6 : CADENAS CINEMÁTICAS DE PARES DE ROTACIÓN CON EJES CONCURRENTES 6.1. Mecanismos Articulados Esféricos 6.2. Junta de Cardan Estudio Cinemático Limitación en el Empleo de este Mecanismo 6.3. Juntas Universales Homocinéticas 6.4. Doble Junta de Hooke 6.5. Otras Juntas 6.6. Ejercicios MODULO II : DINAMICA DE LOS MECANISMOS TEMA 7: DINAMICA DE LOS MECANISMOS PLANOS 7.1. Clasificación de las fuerzas que actúan en las máquinas: sus efectos 7.2. Métodos de análisis de fuerzas en un mecanismo Descomposición gráfica de una fuerza en dos componentes Transmisión de fuerzas en un mecanismo 7.3. Fuerza reducida a un punto 7.4. Aplicaciones del Teorema de los desplazamientos virtuales 7.5. Diagrama de sólido libre TEMA 8: ECUACIONES GENERALES DEL MOVIMIENTO PLANO 8.1. Ecuaciones generales del movimiento plano Centro de masas Momento de inercia TEMA 9: SISTEMAS EQUIVALENTES EN DINAMICA PLANA 9.1. Sistemas equivalentes en dinámica plana Sistemas de masas equivalente Sistema lineal Reducción a tres o más masas Aplicación del método utilizando el centro de percusión Sistema plano de masas; resolución analítica y gráfica Sistema Espacial 9.2. Teorema de las fuerzas vivas 9.3. Ejercicios TEMA 10: ESFUERZOS DE INERCIA Esfuerzos de inercia en los mecanismos planos Sistemas Iniciales Fuerzas de inercia de Coriolis y de arrastre Aplicación del Teorema D Alembert

4 10.3. Resultante General y Par Resultante Reducción de ambos a una única fuerza Movimientos de Traslación Rotación permanente alrededor del centro de masas Rotación permanente alrededor de un punto que no sea el centro de masas TEMA 11: EQUILIBRIO DINAMICO Equilibrio dinámico Con una masa Con dos masas Ejercicios MODULO III : ELEMENTOS DE MAQUINAS TEMA 12: LEVAS, EXCÉNTRICAS Y PALANCAS RODANTES Clasificación: Pares y cadenas de rodadura y de deslizamiento Estudio de las Levas Clasificación Diagramas de desplazamiento. Curvas de enlace Principio de inversión. Diseño gráfico del perfil de leva Condiciones de posibilidad de movimiento. Angulo de presión y radio mínimo Determinación de velocidades Aplicación del movimiento relativo Aplicación del cuadrilátero articulado equivalente Determinación de Aceleraciones Aplicación del movimiento relativo Aplicación del cuadrilátero articulado equivalente Dinámica de los mecanismos de levas Excéntricas, clasificación Palancas Rodantes Clasificación Ejercicios TEMA 13: ENGRANAJES RECTOS. TERMINOLOGÍA Ley General de Engranajes Engranajes rectos Nomenclatura Relaciones geométricas Determinación de perfiles conjugados Perfil de envolvente de círculo Engrane de los perfiles de envolvente de círculo 13.4.Interferencia TEMA 14: ANÁLISIS DE FUERZAS análisis de fuerzas: potencia transmitida Cálculo de tensiones en los dientes Tensiones provocadas por la flexión Fórmula de Lewis Factores de corrección Resistencia a la fatiga por flexión Durabilidad de la superficie: Tensiones de Hertz Resistencia a la fatiga de la superficie

5 14.3. Dimensionado de las ruedas dentadas rectas Modificaciones del factor de seguridad ordinario Factor de sobrecarga Factor de distribución de carga Ejercicios TEMA 15: ENGRANAJES CILINDRICOS HELICOIDALES Engranajes helicoidales Introducción Relaciones geométricas Salto Paso y módulo aparente y real Relación de contacto Número virtual de dientes Generación de los dientes Análisis de fuerzas: potencia transmitida Ejercicios TEMA 16: TRANSMISIONES CORONA- TORNILLO SIN FIN Transmisiones corona tornillo sin fin Introducción Descripción de la transmisión Tipos de emparejamientos Nomenclatura y forma de los dientes Conformación de la corona de tornillo Análisis de fuerzas: potencia transmitida Rendimiento de la transmisión Relación entre el coeficiente de rozamiento y la velocidad relativa Potencia transmitida y pérdida de potencia Análisis de tensiones Dimensionado de los componentes de transmisión Ejercicios TEMA 17: ENGRANAJES CONICOS Engranajes cónicos rectos Nomenclatura Relaciones Geométricas Relación entre ángulos de los conos y la relación de transmisión Corona dentada Engranajes cónicos internos Análisis de fuerzas: potencia transmitida Dimensionado de ruedas dentadas cónicas rectas Engranajes cónicos espirales Tipos de engranajes cónicos espirales Hipoidal Espiroidal Análisis de fuerzas: potencia transmitida Dimensionado de ruedas dentadas cónicas espirales Ejercicios TEMA 18: TRENES DE ENGRANAJES Trenes ordinarios

6 Relación de transmisión exacta Relación de transmisión aproximada Transmisión de esfuerzos TEMA 19: TRENES EPICICLOIDALES Trenes epicicloidales Clasificación Fórmula de Willis El diferencial del automóvil Aplicación de los trenes epicicloidales Ejercicios TEMA 20: DISEÑO DE EJES Y ARBOLES DE TRANSMISIÓN Diseño de árboles en el caso de cargas estáticas Diseño de árboles en el caso de flexión y torsión continua Método de Soderberg Aplicación de la teoría de fallo de tensión cortante máxima Aplicación de la teoría de fallo de la energía de distorsión Método de la línea de carga de Kimmelmann 20.5.Método gráfico básico Método general Método de Sines Cigüeñales Velocidad crítica Código Asme Materiales empleados en la construcción de ejes Ejercicios TEMA 21: DISEÑOS DE TORNILLOS, CHAVETAS Y PASADORES Introducción Normas y definiciones para rascas de tornillos Mecánica de los tornillos de potencia: autorretención Tensiones en los filetes de las roscas Tensión cortante Tensión de aplastamiento Cortadura en la cabeza del tornillo Tensiones en juntas atornilladas: pretensado de pernos Cálculo de la constante de rigidez de los pernos Cálculo de la constante de rigidez de las piezas de unión Método de cilindro hueco Método del cono hueco Diagrama de carga de la junta atornillada Uniones por elementos roscados cargadas con fuerzas transversales Métodos de medidas del pretensado Método del par de torsión: expresión general del par de apriete Método del giro de tuerca Especificaciones de resistencia Selección de la tuerca Distribución de tensiones en los filetes Fenómeno de relajación en el pretensado Tipo de cargas en juntas atornilladas Cargas estáticas Cargas de fatiga Juntas de estanqueidad: uniones con juntas de empaquetadura

7 Cortante en pernos y roblones debido a cargas excéntricas Centro de gravedad de las secciones de un grupo de pernos Distribución de cargas en los pernos que componen la unión Uniones por forma entre ejes y rueda Chavetas Chavetas cuadradas Chavetas encastradas en forma de cuña Acoplamientos de ejes Descripción de la unión Cálculo del vástago Cálculo del manguito Cálculo del pasador Ejercicios TEMA 22: RESORTES MECÁNICOS Introducción Resortes helicoidales Resortes de tracción y de compresión Cálculo de tensiones Cálculo de deformaciones Resortes de compresión Resortes de tracción Resortes de torsión Cálculo de tensiones Cálculo de deformaciones Disminución del diámetro Materiales para resortes Tipos de cargas Cargas estáticas Cargas variables Resortes discoidales Resortes diversos Resortes de fuerza constante Resorte de radio variable Resorte plano triangular de tensión constante Capacidad de almacenamiento de energía elástica en resortes Ejercicios TEMA 23: RODAMIENTOS Introducción Elementos de los rodamientos Tipos de rodamientos Selección del tamaño de un rodamiento Capacidad de carga o carga básica Carga básica dinámica Capacidad de carga estática Duración de un rodamiento: vida nominal Relación entre carga y duración Carga dinámica equivalente Carga radial y carga axial Carga combinada sobre el rodamiento Rodamientos axiales Rodamientos radiales Cargas fluctuantes Carga estática equivalente Capacidad de carga estática necesaria

8 23.5. Tablas de rodamientos Ejercicios TEMA 24: LUBRICACIÓN Y COJINETES DE DESLIZAMIENTO Introducción Tipos de lubricación Lubricación hidrodinámica Lubricación hidrostática Lubricación elastohidrodinámica Lubricación de película mínima o al límite Lubricación con material sólido Viscosidad Ley de Petroff Lubricación estable e inestable Teoría de lubricación hidrodinámica Experiencia de Tower Desarrollo de la teoría de lubricación hidrodinámica Hipótesis simplificativas Análisis matemático Relación entre las variables: resultados de Raimondi y Boyd Elevación de la temperatura Lubricación hidrostática Planteamiento general Aplicaciones Pivote con lubricación hidrostática Campo de presiones Presión de suministro Par de rozamiento Cojinetes radiales con lubricación hidrostática Campo de presiones Presión de suministro Capacidad de carga Ejercicios TEMA 25: TRANSMISIÓN POR ORGANOS FLEXIBLES Introducción Bandas y correas Correas planas Características principales Dimensiones: longitudes y ángulos de contacto Tensión en la correa y potencia transmitida Correas trapeciales Características principales Dimensiones: longitudes y ángulos de contacto Elección del tipo de correa más adecuado Transmisiones de cadenas de rodillos Características y dimensiones Elección del tipo de cadena más adecuado Transmisión por cable Tipos de cables metálicos Tensiones en el cable Resistencia del cable a cargas estáticas y cargas de fatiga Ejes flexibles Ejercicios

9 IV. DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD La asignatura se desarrollará de acuerdo con el programa descrito en el temario: 1) En clases teóricas, ayudadas ayudadas con transparencias explicativas de los mecanismos y elementos que constituyen las mismas. 2) En grupos de laboratorio en los que se ejercitarán, la práctica de los problemas y el conocimiento de los mecanismos y elementos descritos en la teoría. V. BIBLIOGRAFÍA. CINEMATICA Y DINAMICA DE MAQUINAS ADELARDO LAMADRID. ETS. II MADRID DISEÑO EN INGENIERIA MECANICA JOSEPH E SHIGLEY. MC GRAW HILL TEORIA DE MAQUINAS Y MECANISMOS JOSEPH E SHIGLEY. MC GRAW HILL FUNDAMENTOS DE MECANISMOS Y MAQUINAS PARA INGENIEROS HILL ROQUE CALERO PEREZ Y JOSE A CARTA GONZALEZ. MAC GRAW VI. EVALUACIÓN: APROBADO EN EXAMEN FINAL UNICO

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