240IME11 - Cálculo de Máquinas

Transcripción

1 Unidad responsable: ETSEIB - Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona Unidad que imparte: EM - Departamento de Ingeniería Mecánica Curso: Titulación: 2016 MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL (Plan 2014). (Unidad docente Optativa) Créditos ECTS: 4,5 Idiomas docencia: Catalán Profesorado Responsable: Otros: Joaquim M. Veciana Fontanet Joaquim M. Veciana Fontanet Capacidades previas Conocimientos de Mecánica y Teoría de Máquinas y Mecanismos. Conocimientos de Mecánica de los Medios Continuos y de Materiales. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: CEMEI03. Capacidad para el diseño y ensayo de máquinas. Metodologías docentes La carga docente de la asignatura es de 4,5 créditos ECTS. De estos, la mitad se imparten en clases de Teoría (una clase de 1,5 h a la semana) y la otra mitad en sesiones de Seminario (una sesión de 1,5 h a la semana). Las clases de Teoría, en grupos nominalmente de unos 45 alumnos, se dedican a la presentación de los diferentes temas del programa, enfatizando en los conceptos más importantes de cada capítulo y en los aspectos procedimentales. En las sesiones de Seminario, los grupos de teoría se dividen en tres (15 alumnos cada uno). El profesor presenta ejercicios prácticos, normalmente inspirados en situaciones reales, que los alumnos, por parejas o en grupos de 3, analizan y resuelven por iniciativa propia y guiados por el profesor. Es primordial que el alumno haya preparado previamente el tema a tratar en el ejercicio para poder aprovechar al máximo estas sesiones. Esto implica una dedicación de dos horas de estudio en casa antes de las sesiones de seminario. A parte, el alumno dispone de material docente para trabajar en la asignatura: preguntas cortas para autoevaluar su grado de comprensión de la materia, ejercicios resueltos de muestra, y ejercicios propuestos. En la página web del Departamento de Ingeniería Mecánica también podrá encontrar los enunciados de los ejercicios de examen de cursos anteriores Objetivos de aprendizaje de la asignatura Objetivo general: Conseguir que los alumnos adquieran los conocimientos y se familiaricen con los procedimientos necesarios para dimensionar y calcular los principales tipos de componentes mecánicos que forman parte de les máquinas. 1 / 6

2 Conocer los diferentes tipos de elementos y componentes empleados habitualmente en el proyecto mecánico, sus ventajas e inconvenientes. Aprender a aplicar los conocimientos previos adquiridos en asignaturas anteriores (Mecánica, Teoría de Máquinas y Mecanismos, Mecánica de los Medios Continuos, y Materiales) en el análisis de las solicitaciones sobre los componentes de máquinas. Adquirir los conceptos generales sobre el cálculo comunes a todos los componentes de máquinas, como seguridad, vida a fatiga y desgaste, daño acumulado sobre un componente, etc. Poder resolver casos de comprobación y anteproyecto de elementos de máquinas que se pueden encontrar en una situación real de diseño y desarrollo de un proyecto mecánico. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 112h 30m Horas grupo grande: 0h 0.00% Horas grupo mediano: 20h 15m 18.00% Horas grupo pequeño: 20h 15m 18.00% Horas actividades dirigidas: 0h 0.00% Horas aprendizaje autónomo: 72h 64.00% 2 / 6

3 Contenidos Modos de fallo en componentes de máquinas Dedicación: 4h 30m Grupo mediano/prácticas: 1h 30m Grupo pequeño/laboratorio: 0h Aprendizaje autónomo: 3h Modos de fallo en componentes de máquinas. Teorías del fallo estático. Coeficiente de seguridad. Introducción a la rotura por fatiga. Conocer los diferentes tipos de fallos mecánicos que se pueden observar en las máquinas. Recordar la formulación de las diferentes teorías del fallo estático y los criterios empleados para su utilización. Conocer los conceptos de solicitación, resistencia y coeficiente de seguridad, y las recomendaciones de diseño según la solicitación y el material empleado. Introducir brevemente el mecanismo de fallo por fatiga (en paralelo se está impartiendo con más detalle en la asignatura troncal Tecnología de Máquinas). Uniones mediante tornillos Dedicación: 33h Grupo mediano/prácticas: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 6h Aprendizaje autónomo: 21h Tecnología de la uniones mediante tornillos. Cálculo a fuerza separadora axial. Cálculo a fuerza separadora transversal. Uniones mediante tornillos sometidas a fatiga. Actividades vinculadas: Realizar ejercicios de comprobación y de anteproyecto de uniones mediante tornillos. Conocer la tecnología de las uniones mediante tornillos y su normativa. Saber calcular una unión sometida a fuerza separadora axial, tanto estática como variable (fatiga), según los procedimientos de cálculo para uniones de calidad normal y de alta calidad. Saber calcular una unión sometida a fuerza separadora transversal. 3 / 6

4 Uniones árbol-cubo Dedicación: 28h 30m Grupo mediano/prácticas: 4h 30m Grupo pequeño/laboratorio: 6h Aprendizaje autónomo: 18h Uniones por fricción: unión por pinzamiento y por interferencia cilíndrica y cónica. Uniones por forma: chavetas y pasadores, perfiles acanalados, estriados y poligonales. Actividades vinculadas: Resolución de ejercicios de dimensionado de uniones árbol-cubo. Conocer la disposición general y los diferentes tipos de uniones árbol-cubo. Saber calcular uniones por pinzamiento y por interferencia cilíndricas y cónicas. Saber calcular una unión por chaveta. Presiones superficiales de Hertz Dedicación: 4h 30m Grupo mediano/prácticas: 1h 30m Grupo pequeño/laboratorio: 0h Aprendizaje autónomo: 3h Teoría de las presiones superficiales de Hertz. Introducción al cálculo a presión constante (fallo estático) y a presión variable (fallo por fatiga superficial). Conocer los tipos de contactos superficiales que se producen habitualmente entre parejas de elementos de máquinas. Conocer la formulación general de las presiones superficiales de Hertz para contactos puntuales y lineales. Conocer el estado de tensiones. Saber calcular las cargas admisibles para solicitaciones estáticas y variables (fatiga). 4 / 6

5 Engranajes cilíndricos de ejes paralelos Dedicación: 42h Grupo mediano/prácticas: 7h 30m Grupo pequeño/laboratorio: 8h Aprendizaje autónomo: 26h 30m Geometría de los engranajes cilíndricos de ejes paralelos. Cálculo de comprobación a rotura por fatiga al pié de diente. Cálculo de comprobación a rotura por fatiga superficial en los flancos (picado). Cálculo de anteproyecto de engranajes. Actividades vinculadas: Realización de ejercicios de comprobación y anteproyecto de engranajes cilíndricos. Conocer y saber calcular la geometría básica de los engranajes cilíndricos de ejes paralelos con dentado recto y dentado helicoidal. Conocer la dinámica del proceso de engrane y los modos de fallo habituales en los engranajes. Saber desarrollar el cálculo de comprobación de un engranaje tanto a fatiga al pié de diente como a fatiga superficial en los flancos (picado). Saber aplicar el cálculo de anteproyecto de un engranaje. Sistema de calificación La calificación se basa en dos actos de evaluación: una prueba de evaluación continuada y un examen final (donde se evalúan todos los contenidos de la asignatura). En ambas pruebas se evalúan enseñanzas teóricas y prácticas, y constan de una parte de teoría de preguntas cortas a contestar por escrito de forma clara y concisa, y uno o dos ejercicios a resolver por escrito. Para obtener una calificación numérica de la asignatura es necesario tener una calificación >=1 en el examen final. En cualquier otro caso se considerará una calificación de la asignatura de No Presentado (NP). En la valoración de los ejercicios se considerará siempre el planteamiento del problema, el análisis de las solicitaciones sobre el componente a calcular o dimensionar (fase fundamental en cualquier caso real) y la aplicación del procedimiento de cálculo para llegar a una solución válida y factible. La prueba de evaluación continuada se realiza dentro del horario lectivo y tiene una duración entre 1,5 h y 2 h. El algoritmo de cálculo de la nota final es: Nota final = Max[NEF; 0,6 NEF+0,4 NAC] con NEF, nota del examen final, y NAC, nota de la prueba de evaluación continuada. Re-evaluación: El examen de re-evaluación tiene el mismo formato que el examen final. La nota del examen de re-evaluación, NRE, substituye en el algoritmo de cálculo a la nota del examen final, NEF. 5 / 6

6 Normas de realización de las actividades Tanto en la prueba de evaluación continuada como en el examen final no se podrá disponer de ninguna documentación durante los ejercicios de teoría, mientras que para los ejercicios prácticos se podrá disponer de cualquier bibliografía. En ningún caso está permitido disponer de ningún artefacto de almacenamiento o transmisión de información, teléfono móvil u otros. Bibliografía Básica: Fenollosa, J. ; Veciana, J.M. ; Martínez, J. Unions cargolades [en línea]. 2a ed. Barcelona: Edicions UPC, 2016 [Consulta: 30/05/2016]. Disponible a: < ISBN Matínez, J.; Veciana, J. M. Quadern CM3 engranatges : càlcul de màquines. Barcelona: Serveis Gràfics de Copisteria Imatge, ISBN Fenollosa, J. ; Martínez, J. ; Veciana, J. M. Quadern CM5 : qüestions i exercicis resolts. Barcelona: Copisteria Imatge, Niemann, G. Elementos de Máquinas : Volumen I. Barcelona: Ed. Labor, ISBN Complementaria: Decker, K. H. Elementos de Máquinas. Bilbao: Urmo S.A. Ediciones, ISBN Juvinall, R. C. Fundamentos de Diseño para Ingeniería Mecánica. 2a ed. Mèxic: Limusa, ISBN Norton, R. L. Diseño de Máquinas : un enfoque integrado. México: Prentice-Hall, ISBN Budynas, R. G.; Nisbett, J. K. Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley. 9a ed. Mèxic: Mc Graw Hill, ISBN Martínez, J. ; Veciana, J.M.. Quadern CM6 : recull de qüestions i problemes d'examen. Barcelona: Jordi Martínez Miralles, ISBN / 6