VICERRECTORADO ACADÉMICO Unidad de Desarrollo Educativo SÍLABO

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1 VICERRECTORADO ACADÉMICO Unidad de Desarrollo Educativo SÍLABO 1. DATOS INFORMATIVOS DEPARTAMENTO Ciencias de la Energía y Mecánica CARRERA Ingeniería Automotriz, Ingeniería Electromecánica, Ingeniería Mecatrónica MODALIDAD Presencial ASIGNATURA ÁREA DEL CONOCIMIENTO Mecanismos Área de Diseño y Mecánica Computacional 2. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA: La teoría de los mecanismos y las máquinas es una ciencia aplicada que sirve para comprender las relaciones entre la geometría y los movimientos de las piezas de una máquina o un mecanismo, y las fuerzas que generan tales movimientos. Página 1 de 5

2 La asignatura se puede dividir naturalmente en tres partes. La primera se refiere a la cinemática, que es el análisis de los movimientos de las piezas de las máquinas (Análisis de posición, velocidad y aceleración). Esto constituye la base para la segunda parte que se ocupa del estudio de la cinética, las fuerzas de las máquinas que varían en el tiempo y los fenómenos dinámicos resultantes que deben considerarse en su diseño (Análisis de fuerzas dinámicas). Por último, la tercera parte se encarga del estudio de los métodos de diseño de mecanismos y componentes de máquinas (Diseño de levas, Engranajes, Síntesis de mecanismos). 3. CONTENIDOS N o. 1 2 UNIDADES DE ESTUDIO Unidad 1: MECANISMOS. GEOMETRÍA DEL MOVIMIENTO, POSICIÓN Y DESPLAZAMIENTO. ANÁLISIS CINEMÁTICO DEL MECANISMO LEVA-SEGUIDOR 1.1 GEOMETRÍA DEL MOVIMIENTO. POSICIÓN Y DESPLAZAMIENTO Introducción. Síntesis y análisis Terminología, definiciones e hipótesis: Tipos de mecanismos, tipos de movimiento y tipos de pares Movilidad. Inversión cinemática. Ley de Grashof Representación esquemática de un mecanismo Trayectorias. Diagramas cinemáticos Mecanismos desmodrómicos para usos específicos 1.2 POSICIÓN Y DESPLAZAMIENTO Ecuación de cierre del circuito. Mecanismo de Ginebra o cruz de Malta Análisis gráfico (simulación computacional) de la posición de mecanismos planos Análisis gráfico (simulación computacional) por trayectorias: Mecanismo Whitworth de retroceso rápido, Mecanismo de cucharón con engranajes Wellman, Mecanismo de la cabeza de una máquina de coser Análisis algebraico de la posición: Mecanismo biela manivela, Mecanismo de cierre de una inyectora, Mecanismo de retorno rápido, Mecanismo de cuatro barras con acoplador, Mecanismo manivela-corredera invertido, Mecanismo de corredera y ruedas dentadas 1.3 LEVAS Diagramas cinemáticos. Curvas base Construcción de levas: Trazado de la leva, ángulo de presión, tamaño de la leva Tipos de seguidores Tipos de levas: Leva de disco con seguidor radial de rodillo, Leva de disco con seguidor de rodillo no radial, Leva de disco con seguidor de cara plana alternativo Diseño analítico de levas Leyes para el movimiento del seguidor Movimiento uniforme, Movimiento armónico simple Movimiento cicloidal, Movimiento polinomial Proyectos de levas Unidad 2: VELOCIDADES EN LAS MÁQUINAS. ACELERACIONES EN LAS MÁQUINAS Página 2 de 5

3 3 2.1 VELOCIDADES EN LAS MÁQUINAS Definición. Velocidad relativa de dos puntos y dos cuerpos. Métodos de resolución Método de las velocidades relativas (simulación computacional). Velocidad angular aparente, contacto directo y por rodadura: Mecanismo del carro portaherramienta de una máquina talladora de engranajes, Mecanismo de desconexión de un interruptor de aceite Método de las componentes ortogonales (simulación computacional) Método de los centros instantáneos (simulación computacional). Localización de centros instantáneos de velocidad: Mecanismo de cuatro barras, Centro instantáneo en un punto de contacto por rodadura, Mecanismo invertido de corredera y manivela Análisis de la velocidad utilizando álgebra compleja: Mecanismo biela manivela, Mecanismo de cierre de una inyectora, Mecanismo de retorno rápido, Mecanismo de cuatro barras con acoplador, Mecanismo manivela-corredera invertido 2.2 ACELERACIONES EN LAS MÁQUINAS Definición. Relaciones fundamentales Aceleración relativa de dos puntos cualesquiera (simulación computacional): Mecanismo de cuatro eslabones, Mecanismo de la cabeza de una máquina de coser, Motor estrella de avión de cinco cilindros, Motor de avión en V de 12 cilindros Aceleración relativa de un par de puntos coincidentes. Ley de Coriolis: Ejercicios aceleración de Coriolis Método analítico de análisis de aceleración: Mecanismo biela manivela, Mecanismo de cuatro barras con acoplador, Mecanismo manivela-corredera invertido Unidad 3: ANÁLISIS DE FUERZAS DINÁMICAS. SÍNTESIS DE MECANISMOS. ENGRANAJES 3.1 ANÁLISIS DE FUERZAS DINÁMICAS Análisis de fuerzas en cuerpos rígidos y elásticos Centroides y centros de masa. Momento de inercia Fuerzas de inercia y Principio de D Alembert Método de solución Newtoniano: Rotación de un eslabón rígido, Mecanismo articulado de tres barras de manivela-corredera, Mecanismo de cuatro barras, Mecanismo de cuatro barras de manivela-corredera, Mecanismo con más de cuatro barras Análisis dinámico de un compresor alternativo: Cálculo de la fuerza estática debido a la presión del aire, Solución de las ecuaciones vectoriales, Determinación de las masas e inercias, Cálculo del volante 3.2 SÍNTESIS DE MECANISMOS Definición. Clasificación Síntesis de generación de funciones Síntesis de guiado del acoplador Síntesis de generación de trayectorias Curvas de acoplador 3.3 ENGRANAJES Introducción. Clasificación de los engranes Nomenclatura de los engranes. Ecuación de la involuta Socavación e interferencia. Curvas conjugadas Página 3 de 5

4 4. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Diseño de Maquinaria; Robert L. Norton, Tercera edición, 2005, McGraw Hill. Teoría de Máquinas y Mecanismos; Joshep Edward Shigley, John Joseph Uicker Jr., Tercera edición, 1988, McGraw Hill. Mecánica de Máquinas; C. W. Ham, E. J. Crane, W. L. Rogers., Cuarta edición, 1961, McGraw Hill. Problemas resueltos de Teoría de Máquinas y Mecanismos. J. C. García Prada. Thomson editores. España, a. LISTADO DE ARTÍCULOS CIENTÍFICOS Y LECTURAS SELECCIONADAS Mecanismos con Mathcad. Fernando Olmedo. Primera Edición. Editorial ESPE. Sofware específico para Mecanismos. Diseño Mecánico con SolidWorks. Sofware específico para diseño de elementos de máquinas, (modelado y simulación de movimientos). L.3 Manual de Mathcad. Sofware específico para Mecanismos. Manual de WinMecC. Sofware específico para Mecanismos. Página 4 de 5

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