UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA PROGRAMA DE DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS Fecha de última actualización: Enero 2013 NOMBRE DE LA MATERIA: Diseño de elementos de máquinas NOMBRE DEL PROGRAMA: Diseño de elementos de máquinas UBICACIÓN: 6to semestre CARRERA: Fundamental para IMA, IME, IMT Complementaria para IMF REQUISITOS: Ingeniería de Materiales SESIONES TOTALES: 48 CREDITOS: 6 FUNDAMENTOS DE LA MATERIA: Dentro de los quehaceres que exige el entorno industrial es necesario que el alumno tenga conocimientos del diseño que se requiere de los diferentes elementos que forman una máquina y tener la suficiente capacitación para que se desarrolle en este campo profesional. OBJETIVO GENERAL DE LA MATERIA: Al finalizar este curso el alumno deberá de ser capaz de calcular, diseñar y seleccionar cierta variedad de elementos que conforman una máquina, basados en las diferentes teorías de falla y los conocimientos técnicos de las diferentes partes de las máquinas. TEMARIO: I.-INTRODUCCIÓN II.-MATERIALES Y SUS PROPIEDADES III.-ANÁLISIS Y DISEÑO POR RESISTENCIA ESTÁTICA Y POR FATIGA IV.-TEORÍAS DE FALLA PARA CARGA VARIABLE V.-DISEÑO DE EJES VI.-RESORTES HELICOIDALES
CONTENIDO DEL PROGRAMA DE LA MATERIA: I.-Introducción TIEMPO ESTIMADO: 9 sesiones OBJETIVO PARTICULAR: Aprender los conceptos de diseño en ingeniería mecánica, factores de seguridad y los códigos y normas de elementos mecánicos, como ejes, resortes, tornillos, etc. 1.1 Análisis triaxial en un punto, determinación de los tres esfuerzos principales 1.2 Aplicación del análisis triaxial para diferentes tipos de esfuerzos en elementos mecánicos 1.3 definición del factor de seguridad en función de las diferentes propiedades del material y los efectos que puede producir una carga en un elemento mecánico 1.4 definición de diferentes tipos de resistencias estáticas del material tales como fluencia, máxima etc., además de otras propiedades del material, como, resiliencia, tenacidad etc. II. Materiales y sus propiedades TIEMPO ESTIMADO: 9 sesiones OBJETIVO PARTICULAR: El alumno deberá aprender a definir los materiales en ingeniería y los procesos que modifiquen sus propiedades. 1.1 Sistemas de designación numérica, métodos de organización de la SAE, AISI, UNS etc. Para la clasificación de aceros 1.2 Procesos de trabajo en frío y caliente, tratamiento térmico del acero 1.3 Aceros aleados y elementos de aleación 1.4 Materiales para fundición, metales no ferrosos III. Análisis y diseño por resistencia estática y por fatiga TIEMPO ESTIMADO: 12 sesiones
OBJETIVO PARTICULAR: IT 7 ACM 04 R01 El alumno será capaz de analizar y diseñar elementos mecánicos por resistencia estática y por fatiga. Deberá conocer el concepto de esfuerzo de trabajo, analizará cuando hay concentración de esfuerzo para considerar el uso de las teorías de falla del esfuerzo normal máximo, del esfuerzo cortante máximo, de la deformación normal máxima, de la energía de deformación, de la energía de distorsión y de la fricción interna. Determinará cuando ocurre fatiga en el material por inversión completa de esfuerzo con o sin giro del elemento. 1.1 sensibilidad a la muesca o entalladura, concentración de esfuerzo y sus efectos en diseño 1.2 Teorías de falla de un material: teoría del esfuerzo normal máximo, teoría de deformación normal máxima, teoría del esfuerzo cortante máximo, teoría de energía de deformación máxima, teoría de energía de deformación, teoría de Coulomb-Mohr 1.3 teorías de falla aplicables a materiales frágiles y dúctiles 1.4 ensayo de fatiga, limite de resistencia a la fatiga de la muestra de viga rotatoria, limite a la fatiga para zona alto ciclo duración finita 1.5 Factores que modifican el límite de resistencia a la fatiga o factores de Marin IV. Teorías de falla para carga variable TIEMPO ESTIMADO: 6 sesiones OBJETIVO PARTICULAR El alumno podrá utilizar las teorías para carga variable y repetida y para esfuerzos fluctuantes, tales como las de Goodman, Gerber y Soderberg 1.1 Esfuerzos fluctuantes 1.2 Teorías de falla para esfuerzos fluctuantes 1.3 Teorías de: Goodman, Gerber, y Soderberg para esfuerzo fluctuante 1.4 Aplicaciones de las teorías de falla para esfuerzo fluctuante V. Diseño de ejes TIEMPO ESTIMADO: 6 sesiones OBJETIVO PARTICULAR El alumno será capaz de desarrollar y aplicar ecuaciones basadas en las teorías de falla utilizables para carga estática de flexión y torsión así como las ecuaciones basadas en las teorías de falla para esfuerzo fluctuante todas ellas aplicadas a ejes.
1.1 Análisis de ejes con carga estática(flexión-torsión) 1.2 Aplicaciones para ejes carga estática 1.3 Análisis de ejes sometidos a fatiga (Goodman modificado) 1.4 Aplicaciones para ejes sometidas a fatiga VI. Resortes Helicoidales TIEMPO ESTIMADO: 6 sesiones OBJETIVO PARTICULAR Analizar y diseñar resortes helicoidales sometidos a cargas de tensión y compresión estáticas. Aplicar las ecuaciones para resortes de tensión y compresión cuando ocurre esfuerzo fluctuante. Hacer el mismo análisis y diseño para resortes helicoidales sometidos a torsión tanto para carga estática como para fatiga. 1.1 Esfuerzos que se producen en resortes helicoidales tensión-compresión, deformación de resortes helicoidales tensión-compresión 1.2 Materiales para resortes, diseño de resortes helicoidales para carga estática 1.3 frecuencia critica de resortes helicoidales, diseño de resortes helicoidales de tensióncompresión sometidos a fatiga 1.4 Resortes helicoidales de torsión, diseño de resortes helicoidales de torsión para carga estática y de fatiga. Aplicaciones
CRITERIO DE EVALUACIÓN: IT 7 ACM 04 R01 Se estableció en las juntas de academia que la mejor forma de evaluar el logro de los objetivos del programa es el siguiente: Introducción Tema Materiales y sus propiedades Análisis y diseño por resistencia estática y fatiga Teorías de falla por carga variable Ponderación (%) Proyecto Participación Asistencia Tareas Examen Total 45 10 5 40 100 45 10 5 40 100 0 10 5 10 75 100 0 10 5 10 75 100 Diseño de ejes 10 10 5 5 70 100 Resortes helicoidales 10 10 5 5 70 100 MATERIALES: Pintaron, acetatos, retroproyector, BIBLIOGRAFÍA: Libro: Autor: Editorial: Diseño en Ingeniería Mecánica Joseph E. Shigley Charles R. Mischke Mc Graw Hill Libro: Autor: Editorial Diseño de elementos de máquinas Robert L. Mott Prentice hall Libro: Autor: Editorial Design of elements M.F. Spotts Prentice Hall
Enero 2013