Guía docente de la asignatura Teoría de Mecanismos y Máquinas Titulación: Grado en Ingeniería Mecánica Curso 2012-2013
Guía Docente 1. Datos de la asignatura Nombre Materia Módulo Teoría de Máquinas y Mecanismos Diseño de Mecanismos y Máquinas (Machine and Mechanism Design) Materias Comunes a la Rama Industrial Código 508103002 Titulación/es Plan de estudios 2009 Centro Tipo Grado en Ingeniería Mecánica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Obligatoria Periodo lectivo Primer Cuatrimestre Curso 3º Idioma Español ECTS 6,0 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 180 Horario clases teoría Horario clases prácticas Grupo 1: L 9:00-10:50; X 9:00-10:50; Grupo 2: L 16:00-17:50; X 16:00-17:50 Grupo 1: M 18:10-20:00; J - 18:10-20:00 Grupo 2: L 11:10-13:00; X - 11:10-13:00 Aula Lugar Hospital Marina 2. Datos del profesorado Profesor responsable Grupo 1 Antonio López Navarro Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecánica Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina Teléfono 968326439 Fax 968326449 URL / WEB Horario de atención / Tutorías antonio.navarro@upct.es http://dimec.upct.es Ubicación durante las tutorías Despacho 2038 Lunes, de 11:00 a 13:00 horas; Miércoles, de 11:00 a 13:00 horas; Jueves, de 11:00 a 13:00 horas
Profesor responsable Grupo 2 José Andrés Moreno Nicolás Departamento Ingeniería Mecánica Área de conocimiento Ingeniería Mecánica Ubicación del despacho Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina Teléfono 968326442 Fax 968326449 Correo electrónico josea.moreno@upct.es URL / WEB http://dimec.upct.es Horario de atención / Tutorías Miérc.:12:00 a 14:00; Martes:12:00 a 14:00, 16:00-18:00 Ubicación durante las tutorías Despacho 2036 Profesor responsable prácticas Pedro Santandreu Cabezos Departamento Ingeniería Mecánica Área de conocimiento Ingeniería Mecánica Ubicación del despacho Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina Teléfono 968326433 Fax 968326449 Correo electrónico pedroj.santandreu@upct.es URL / WEB http://dimec.upct.es Horario de atención / Tutorías Lunes, miércoles y viernes:9:00 a 11:00 horas. Ubicación durante las tutorías Despacho 2053 Profesor responsable prácticas Miguel Lucas Rodríguez Departamento Ingeniería Mecánica Área de conocimiento Ingeniería Mecánica Ubicación del despacho Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina Teléfono 968326427 Fax 968326449 Correo electrónico miguel.lucas@upct.es URL / WEB http://dimec.upct.es Horario de atención / Tutorías Lunes: 18:00-21:00 horas, Miércoles:18:00-21:00 horas.; Ubicación durante las tutorías Despacho 2053
3. Descripción de la asignatura 3.1. Presentación La asignatura Teoría de Mecanismos y Máquinas es la continuación de la asignatura Mecánica de Máquinas y tiene como objetivo que los alumnos adquieran la capacidad para el análisis estructural y síntesis de mecanismos planos, el análisis cinemático computacional de mecanismos planos, formular las ecuaciones del movimiento, la modelización de transmisiones mecánicas, el análisis cinemático y dinámico de mecanismos espaciales mediante transformadas homogéneas y ecuación de Lagrange-Euler y el análisis de trayectorias de las herramientas montadas sobre robots. 3.2. Ubicación en el plan de estudios La asignatura Teoría de Mecanismos y Máquinas se estudia en el tercer curso del Grado en Ingeniería Mecánica, es de carácter cuatrimestral, ubicándose en el primer cuatrimestre. 3.3. Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional La asignatura Teoría de Mecanismos y Máquinas proporciona al futuro graduado en Ingeniería Mecánica un conocimiento necesario de los sistemas mecánicos más comunes, aportando herramientas para el análisis y síntesis de los mismos. La asignatura se compone de dos unidades didácticas. La primera unidad se centra en el análisis y síntesis de mecanismos planos. La segunda unidad se centra sobre mecanismos espaciales. El desarrollo de ejercicios en clase, la resolución de problemas propuestos, y la elaboración de prácticas en laboratorio y en aula de informática, pretenden aportar al alumno distintas capacidades propias del graduado en Ingeniería Mecánica, especialmente la capacidad para realizar el análisis del funcionamiento de mecanismos planos y espaciales más comúnmente utilizados. 3.4. Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones Se recomienda que el alumno haya cursado la asignatura de Mecánica de Máquinas, ubicada en el segundo curso, al aportarle conocimientos básicos para esta asignatura. 3.5. Medidas especiales previstas No se prevé ninguna medida especial de aplicación general. No obstante, aquellos alumnos con discapacidades, o que simultanean el trabajo y los estudios, o que pertenecen a algún programa de movilidad, deberán comunicarlo al profesor al inicio del cuatrimestre para estudiar cada caso particular y realizar un desarrollo adecuado del proceso de aprendizaje. Se podrán programar en tales casos actividades de aprendizaje a través del aula virtual o actividades de tutoría en grupo. De acuerdo a la normativa vigente en materia de evaluación en asignaturas de los títulos oficiales de grado de la UPCT, se prevé una prueba de evaluación única de carácter global para aquellos alumnos que así lo soliciten por escrito durante el primer mes del período lectivo en el que se desarrolla el proceso de aprendizaje. El Departamento responsable de la docencia de dicha asignatura accederá a la solicitud en casos excepcionales (obligaciones laborales, obligaciones familiares, motivos de salud, deporte de alto nivel, etc.) convenientemente acreditados.
4. Competencias 4.1. Competencias específicas de la asignatura (según el plan de estudios) Formular las ecuaciones que expresan el comportamiento cinemático y dinámico de mecanismos planos y espaciales, implementarlas y resolverlas en software de análisis matemático y presentar los resultados en informe escrito. 4.2. Competencias genéricas / transversales (según el plan de estudios) COMPETENCIAS INSTRUMENTALES X T1.1 Capacidad de análisis y síntesis T1.2 Capacidad de organización y planificación X T1.3 Comunicación oral y escrita en lengua propia T1.4 Comunicación oral y escrita de lengua extranjera X T1.5 Habilidades básicas computacionales T1.6 Capacidad de gestión de la información T1.7 Resolución de problemas T1.8 Toma de decisiones COMPETENCIAS PERSONALES T2.1 Capacidad crítica y autocrítica T2.2 Trabajo en equipo T2.3 Habilidades en las relaciones interpersonales T2.4 Habilidades de trabajo en un equipo interdisciplinar T2.5 Habilidades para comunicarse con expertos en otros campos T2.6 Reconocimiento de la diversidad y multiculturalidad T2.7 Habilidad para trabajar en un contexto internacional T2.8 Compromiso ético COMPETENCIAS SISTÉMICAS X T3.1 Capacidad para aplicar los conocimientos a la práctica T3.2 Capacidad de aprender T3.3 Adaptación a nuevas situaciones T3.4 Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) T3.5 Liderazgo T3.6 Conocimiento de otras culturas y costumbres T3.7 Habilidad de realizar trabajo autónomo T3.8 Iniciativa y espíritu emprendedor T3.9 Preocupación por la calidad T3.10 Motivación de logro
4.3. Objetivos generales / competencias específicas del título (según el plan de estudios) CONOCIMIENTOS DISCIPLINARES E1.1 Conocimiento en las materias básicas matemáticas, física, química, organización de empresas, expresión gráfica, estadística e informática, que capaciten al alumno para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías X E1.2 Conocimientos en materias tecnológicas para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos E1.3 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial COMPETENCIAS PROFESIONALES E2.1 Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial que tengan por objeto, de acuerdo con los conocimientos específicos adquiridos, la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización en función de la ley de atribuciones profesionales E2.2 Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento E2.3 Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas E2.4 Capacidad de dirección de las actividades objeto de los proyectos de ingeniería descritos en la competencia E2.1, así como de organización y planificación en el ámbito de la empresa, y otras instituciones y organizaciones OTRAS COMPETENCIAS QUE EL ALUMNO PUEDE ADQUIRIR E3.1 Experiencia laboral mediante convenios Universidad-Empresa E3.2 Experiencia internacional a través de programas de movilidad
4.4. Resultados esperados del aprendizaje Al finalizar la asignatura el alumnado será capaz de: 1.- Formular y aplicar las ecuaciones de posición y restricción de mecanismos planos. 2.- Analizar cinemáticamente los mecanismos planos mediante las ecuaciones de posición y restricción. 3.- Determinar el movimiento de eslabones de un mecanismo a partir de los esfuerzos aplicados mediante métodos numéricos. 4.- Identificar las características de una transmisión y seleccionarla adecuadamente según las especificaciones. 5.- Utilizar las técnicas más comunes de síntesis de mecanismos. 6.- Identificar los elementos y características de un brazo articulado con objeto de poder realizar una selección adecuada en caso de implantación de un robot en una industria. 7.- Formular y aplicar las ecuaciones que permiten determinar la posición de la herramienta en función de la posición de los pares cinemáticos de un brazo articulado, así como el cálculo de velocidades de la herramienta en función de la velocidad de los pares cinemáticos. 8.- Formular y aplicar las ecuaciones que permiten determinar la posición de los pares cinemáticos de un brazo articulado para una posición de la herramienta, así como las reglas básicas para realizar la interpolación de trayectorias. 9.- Formular las ecuaciones dinámicas que gobiernan los brazos articulados y aplicarlas para identificar los pares necesarios en cada una de las articulaciones.
5. Contenidos 5.1. Contenidos (según el plan de estudios) Análisis estructural y síntesis de mecanismos planos. Análisis cinemático computacional de mecanismos planos. Ecuaciones del movimiento. Modelización de transmisiones mecánicas. Equilibrado. Análisis cinemático de mecanismos espaciales: transformadas homogéneas. Dinámica de mecanismos espaciales: Ecuación de Lagrange-Euler. Análisis de trayectorias. 5.2. Programa de teoría Unidad Didáctica I. Análisis y síntesis de mecanismos planos Tema 1. Análisis de posición de mecanismos planos Tema 2. Análisis cinemático computacional de mecanismos planos Tema 3. Ecuaciones del movimiento de un mecanismo Tema 4. Transmisiones mecánicas Tema 5. Síntesis de mecanismos planos Unidad Didáctica II. Mecánica de robots Tema 6. Introducción a la robótica Tema 7. Problema cinemático directo Tema 8. Problema cinemático inverso Tema 9. Dinámica de robots 5.3. Programa de prácticas Práctica 1. Análisis de movilidad de mecanismos Práctica 2. Análisis cinemático y dinámico mediante software comercial Práctica 3. Análisis cinemático y dinámico computacional Práctica 4. Análisis de curvas de acoplador Práctica 5. Análisis de movilidad de un robot Práctica 6 Programación de trayectorias de un robot 5.4. Programa resumido en inglés (opcional) I. Analysis and Synthesis of planar linkages Chapter 1. Position analysis of planar linkages Chapter 2. Computational cinematic analysis of planar linkages Chapter 3. Motion equations of planar linkages Chapter 4. Mechanical transmissions Chapter 5. Synthesis of planar linkages II. Robot Mechanics Chapter 6. Introduction to robotics Chapter 7. Forward kinematics Chapter 8. Inverse kinematics Chapter 9. Robot dynamics
5.5. Objetivos de aprendizaje detallados por Unidades Didácticas (opcional) Tema 1. Análisis de posición de mecanismos planos - Formular y aplicar las ecuaciones de posición y restricción de mecanismos planos Tema 2. Análisis cinemático computacional de mecanismos planos - Analizar cinemáticamente los mecanismos planos mediante las ecuaciones de posición y restricción Tema 3. Ecuaciones del movimiento de un mecanismo - Determinar el movimiento de eslabones de un mecanismo a partir de los esfuerzos aplicados mediante métodos numéricos Tema 4. Transmisiones mecánicas - Identificar las características de una transmisión y seleccionarla adecuadamente según las especificaciones Tema 5. Síntesis de mecanismos planos - Utilizar las técnicas más comunes de síntesis de mecanismos Tema 6. Introducción a la robótica - Identificar los elementos y características de un brazo articulado con objeto de poder realizar una selección adecuada en caso de implantación de un robot en una industria Tema 7. Problema cinemático directo - Formular y aplicar las ecuaciones que permiten determinar la posición de la herramienta en función de la posición de los pares cinemáticos de un brazo articulado, así como el cálculo de velocidades de la herramienta en función de la velocidad de los pares cinemáticos Tema 8. Problema cinemático inverso - Formular y aplicar las ecuaciones que permiten determinar la posición de los pares cinemáticos de un brazo articulado para una posición de la herramienta, así como las reglas básicas para realizar la interpolación de trayectorias Tema 9. Dinámica de robots - Formular las ecuaciones dinámicas que gobiernan los brazos articulados y aplicarlas para identificar los pares necesarios en cada una de las articulaciones
6. Metodología docente 6.1. Actividades formativas Actividad Descripción de la actividad Trabajo del estudiante ECTS Clases de teoría Clases de prácticas Actividades de evaluación sumativa Preparación de la evaluación sumativa Exposición y explicación de contenidos, resaltando lo más importante, desarrollando ejemplos, y resolviendo dudas. Exposición del desarrollo de la práctica y del manejo de aparatos o programas informáticos; guiar a los alumnos en el desarrollo de la misma. Realización de pruebas escritas individuales para comprobar el grado de consecución de las competencias específicas Estudio para la realización de las dos pruebas escritas Presencial: toma de apuntes, planteamiento de dudas. 1,22 No presencial: estudio de la materia. 1,83 Presencial: manejo de aparatos o programa informático, anotación de medidas o resultados. Presencial: asistencia a pruebas escritas y realización de ésta. 1,2 0,15 No presencial: estudio 1 Tutorías individuales y de grupo Seguimiento individual o en grupo y orientación en el aprendizaje. Revisión de pruebas escritas en grupo y motivación por el aprendizaje. Presencial: planteamiento de dudas en horario de tutorías o en el aula o por correo electrónico 0,6 6,00
7. Evaluación 7.1. Técnicas de evaluación Instrumentos Realización / criterios Ponderación Prueba escrita individual de la unidad docente I Prueba escrita individual de la unidad docente II Prueba escrita individual de prácticas Elaboración de una prueba escrita basada en cuestiones teórico-prácticas donde se evalúan conocimientos hasta el nivel de análisis. Elaboración de una prueba escrita basada en cuestiones teórico-prácticas donde se evalúan conocimientos hasta el nivel de análisis. Elaboración de una prueba escrita para evaluar los conocimientos adquiridos en las prácticas hasta el nivel de comprensión. 7.2. Mecanismos de control y seguimiento Competencias genéricas (4.2)evaluadas Resultados (4.4) evaluados 35% T1.1; T1.3; T.3.1 1-5 35% T1.1; T1.3; T.3.1 6-9 30% - Realización de examen global y su posterior revisión. 8. Recursos y bibliografía 8.1. Bibliografía básica T1.1; T1.3; T1.5; T1.8; T.2.2; T3.1; T3.9; E1.2 1-3, 5 y 7-9 Teoría de Máquinas y Mecanismos, Shigley, Ed. McGraw-Hill, 1988. Mechanics of Machine. Samuel Doughty. Lulu.com, 2005 Theory of applied robotics: kinematics, dynamics, and control. R.N. Jazar. Springer Verlag, 2007 Problemas Resueltos de Teoría de Máquinas y Mecanismos, Suñer, Rubio, Mata, Albelda, Cuadrado, Ed. Universidad Politécnica de Valencia, 2001. Mechanism design. Analysis and synthesis. A. G. Erdmann, G. N. Sandor. Prentice Hall, 1984. Advanced mechanism design: analysis and synthesis. A. G. Erdmann, G. N. Sandor. Prentice Hall, 1984. 8.2. Bibliografía complementaria Universal joints and driveshafts: analysis, design, applications. H. C. Seherr-Thoss, F. Schmelz, E. Auckhor. Springer-Verlag, 1992 Síntesis de mecanismos. J. Nieto. Editorial AC, 1978. 8.3. Recursos en red y otros recursos Apuntes del profesor (teoría, transparencias, ).