UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA PROGRAMA ANALÍTICO FIME Nombre de la unidad de : Diseño de elementos de máquinas Frecuencia semanal: 3 Horas presenciales: 48 Horas de trabajo extra-aula: 30 Modalidad: PRESENCIAL Período académico: SEMESTRAL Unidad de : ( X ) obligatoria () optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional ( ) Formación general Universitaria Créditos UANL: Fecha de elaboración: Responsables del diseño: Presentación: Agosto 2013 Dr. Oscar J. Zapata Hernández (X) Formación profesional ( ) Libre elección Fecha de la última actualización: Agosto 2013 Dentro de los quehaceres que exige el entorno industrial es necesario que el estudiante 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. El proceso de diseño aplicado correctamente permite la correcta toma de decisiones que permitirán desarrollar proyectos que involucren componentes mecánicos aplicados en la ingeniería. Desde esta perspectiva, esta unidad de es básica para mejorar el desempeño del estudiante. Esta unidad de consiste en 4 unidades temáticas que son: 1. Análisis y diseño por resistencia estática 2. Teorías de falla para carga variable
3. Diseño de ejes 4. Resortes Helicoidales Propósito: Esta unidad de tiene como finalidad que el estudiante pueda aplicar las diferentes teorías de falla y conocimientos técnicos de las diferentes partes de las máquinas para que pueda calcular, diseñar y seleccionar cierta variedad de elementos que conforman las mismas. Competencias del perfil de egreso: a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de : Esta unidad de contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales: Competencias instrumentales: 1. Aplica estrategias de autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento en el terreno de la investigación que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional de acuerdo a un área específica de investigación. Posee una experiencia substancial y puede trabajar en situaciones variadas y complejas donde se requiere la aplicación de dicha competencia independientemente del rol que desempeñe 8. Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos.
Competencias personales y de interacción social 11. Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible. Competencias integradoras 12. Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad incluyendo los diferentes campos científicos para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente. b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de : Analizar y diseñar diferentes elementos mecánicos utilizados en maquinarias. Determinar los esfuerzos que se presentan en los elementos mecánicos de acuerdo a los tipos de cargas a los que son sometidos. El tipo de material más adecuado para que soporte los esfuerzos desarrollados en los elementos de máquina.
Representación gráfica Considerando el propósito, las competencias y el producto integrador de, bosquejar mediante una representación gráfica el proceso global de construcción del, partiendo de la problematización del objeto de estudio de la unidad de, para desarrollar las competencias descritas y elaborar el producto integrador de
Unidad temática 1: Análisis y diseño por resistencia estática Competencias particulares: Analizar y diseñar elementos mecánicos por resistencia estática para determinar sus estados de esfuerzo presentes y aplicar las teorías de falla para poder obtener sus factores de seguridad, resistencia, o seleccionar un material adecuado para su aplicación. Elementos de Competencia Evidencias de Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos Maneja el cálculo de los esfuerzos en los componentes de máquinas empleando los métodos de resistencia de materiales. Evalúa las teorías más comunes para predecir la falla en elementos mecánicos que permitirán obtener una solución a problemas prácticos cotidianos. Reporte de investigación y problemas resueltos El reporte debe contar con: 1.-Investigación, reporte realizado a mano. 2.- Deberá contar con al menos 3 problemas de diseño aplicando las teorías de falla por carga estática. El reporte deberá tener una portada con datos generales realizada a computadora. Investigación sobre materiales, tipos, procedimientos, propiedades, factores de seguridad, esfuerzo de trabajo, concentración de esfuerzos, esfuerzos principales, círculo de Mohr. Resolución de problemas de diseño aplicando las diferentes teorías de falla por carga estática (cortante máximo, von Mises, esfuerzo principal máximo, etc). 1.Introduccion 2. Materiales y sus Propiedades. 3. Análisis y diseño por resistencia estática, teorías de falla para materiales dúctiles y frágiles. Infraestructura física: espacio y mobiliario adecuado Equipamiento: Proyector o pantalla TV Pintarrón Marcadores Material de apoyo: Libros, tablas
Unidad temática 2: Teorías de falla para carga variable Competencias particulares: Utilizar las teorías para carga variable y repetida y para esfuerzos fluctuantes, tales como las de Goodman, Gerber y Soderberg para determinar los factores de seguridad, resistencia, materiales apropiados, vida útil. Elementos de Competencia Evidencias de Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos Identificar las teorías que se aplican a elementos mecánicos sujetos a cargas variables para determinar su vida útil basada en curvas S/N o modelos matemáticos, resistencia, factores de seguridad, selección del material más adecuado, etc. Reporte de investigación y problemas resueltos. El reporte debe contar con: 1.-Investigación, reporte realizado a mano. 2.- Deberá contar con al menos 3 problemas de diseño aplicando las teorías de falla por carga estática. El reporte deberá tener una portada con datos generales realizada a computadora. Investigación sobre el efecto de las cargas variables (fatiga) en los materiales. Resolución de problemas de carga variable. 1.Esfuerzos fluctuantes. 2. Teorías de falla para esfuerzos fluctuantes (Goodman, Soderberg, Gerber). 3. Aplicaciones. Infraestructura física: espacio y mobiliario adecuado Equipamiento: Proyector o pantalla TV, Pintarrón, Marcadores Material de apoyo: Libros, tablas
Unidad temática 3: Diseño de ejes Competencias particulares: Desarrollar y utilizar ecuaciones basadas en las teorías de falla por carga estática y variable aplicadas a ejes sometidos principalmente a flexión y torsión para determinar su tamaño, factores de seguridad, resistencia, selección de material apropiado. Elementos de Competencia Evidencias de Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos Aplicar los principios básicos para el diseño de ejes sometidos a cargas estáticas y variables utilizando las teorías de falla por carga estática y variable para evaluar sus resistencia, factores de seguridad, seleccionar el tipo de material adecuado. Reporte de investigación y problemas resueltos. El reporte debe contar con: 1.-Investigación, reporte realizado a mano. 2.- Deberá contar con al menos 3 problemas resueltos de diseño de ejes aplicando las teorías de falla correspondientes para carga estática y variable. El reporte deberá tener una portada con datos generales realizada a computadora. Investigar la importancia y aplicaciones del diseño de ejes, procedimiento general para el diseño de un eje. Resolver problemas de diseño de ejes sujetos a carga estática y carga variable. 1. Análisis de ejes con carga estática. 2. Análisis de ejes sometidos a fatiga. 3. Aplicaciones. Infraestructura física: espacio y mobiliario adecuado Equipamiento: Proyector o pantalla TV Pintarrón Marcadores Material de apoyo: Libros, tablas
Unidad temática 4: Resortes helicoidales Competencias particulares: Analizar y diseñar resortes helicoidales sometidos a cargas de tensión y compresión estáticas o variables para obtener las deformaciones y esfuerzos generados en éstos. Elementos de Competencia Evidencias de Criterios de desempeño Actividades de Contenidos Recursos Identificar los materiales y aleaciones que pueden servir como resortes, realizar análisis utilizando las ecuaciones de esfuerzos y deformación en resortes helicoidales. Reporte de investigación y problemas resueltos El reporte debe de contar con: 1.-Investigación, reporte realizado a mano. 2.- Deberá contar con al menos 3 problemas de diseño aplicando las teorías de falla por carga estática. Investigación sobre características de los resortes helicoidales de sección circula que trabajan a compresión y tensión, aplicaciones. Resolución de problemas de resortes helicoidales. 1. Diseño de resortes helicoidales para carga estática, tensióncompresión y de fatiga. 2. Diseño de resortes helicoidales de torsión para carga estática y de fatiga. Infraestructura física: espacio y mobiliario adecuado Equipamiento: Proyector o pantalla TV Pintarrón Marcadores Material de apoyo: Libros, tablas El reporte deberá tener una portada con datos generales realizada a computadora.
Evaluación integral de procesos y productos Evidencia Reporte de investigación y problemas resueltos (Unidad temática 1) Reporte de investigación y problemas resueltos (Unidad temática 2) Reporte de investigación y problemas resueltos (Unidad temática 3) Reporte de investigación y problemas resueltos (Unidad temática 4) Examen de medio curso Examen ordinario Ponderación 10% 10% 10% 10% 15% 15% Producto integrador del de la unidad de : Producto integrador 30% El producto final de la unidad de es un caso práctico de diseño apoyándose en un software especializado. El estudiante podrá proponer los factores de seguridad, geometrías, dimensiones, etc., aplicando los conceptos vistos en la unidad de. Se deberá realizar un reporte final. Dicho reporte deberá contener portada y un resumen de los pasos de realización y cálculos de los componentes mecánicos involucrados, con conclusiones y recomendaciones.
Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Diseño en Ingeniería Mecánica Autor: Joseph E. Shigley Charles R. Mischke Editorial: Mc Graw Hill Libro: Diseño de elementos de máquinas Autor: Robert L. Mott Editorial: Prentice hall Libro: Design of machine elements Autor: M.F. Spotts Editorial: Prentice Hall *Tema: Diseño de maquinas Liga: http://disenomaquinas.blogspot.mx/ Fecha última revisión: 2 de septiembre de 2013 Perfil del docente: El docente que impartirá esta unidad de debe comprender y ser analítico en el área de diseño mecánico, saber propiciar actividades de investigación sobre el diseño mecánico en forma individual y grupal, saber utilizar software para la solución de problemas, con capacidad de resolución de ejercicios en clase.