Programa sintético Diseño de elementos de máquina Datos básicos Semestre Horas de teoría Horas de práctica Horas trabajo adicional estudiante

DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINA

Programa sintético

Diseño de elementos de máquina Datos básicos

Semestre Horas de teoría Horas de práctica Horas trabajo adicional estudiante

Créditos

VIII 2 2 2 6

Objetivos

Al finalizar el curso el alumno obtendrá la capacidad de afrontar cualquier problema de diseño de detalle mecánico. El estudiante adquirirá las herramientas necesarias para analizar y determinar las condiciones de falla de máquinas en consideraciones de carga estática como variables. Además, obtendrá la capacidad de calcular y seleccionar elementos sencillos de máquinas, así como su dimensionamiento, uso, aplicación, formas configuraciones y montajes.

Contribución

al Perfil de Egreso Desarrollo de la habilidad creadora del diseño mecánico en la ingeniería, a través de la concepción, análisis y diseño de cualquier dispositivo para el aprovechamiento de la energía, ya que la vida profesional del Ingeniero Mecánico administrador estará constantemente relacionada con máquinas y dispositivos mecánicos.

Competencias a Desarrollar

Competencias

Genéricas Razonamiento Científico-Tecnológico. Comunicación en español e inglés. Sustentabilidad y responsabilidad social. Competencias

Profesionales Diseñar y/o seleccionar el equipo y componentes mecánicos necesarios en los procesos de transformación de materia prima a productos terminados. Planear y operar procesos industriales utilizando tecnologías de vanguardia en el área mecánica. Adquirir los

conocimiento de los mecanismos para utilizarlos en los procesos de mantenimiento de los mismos

Unidades Contenidos Temario Unidad 1 Unidad 2 Unidad 3 Unidad 4 Unidad 5 Unidad 6 Unidad 7

Introducción al diseño mecánico y consideraciones de diseño.

Análisis de cargas

Transmisiones de potencia Uniones con tornillo

Resortes

Cojinetes con elementos de rodadura, Baleros

Programa sintético Unidad 8

Unidad 9

Cojinetes por deslizamiento, Bujes; y vibraciones en rotores

Tribología, fricción, desgaste y lubricación

Métodos

La clase se impartirá mediante sesiones interactivas entre el alumno y el maestro, será esencial en las tareas y trabajos de investigación con la finalidad de completar los temas y tópicos del curso.

Métodos y prácticas

Prácticas Practicas de diseño en el laboratorio de cómputo.

1º Examen comprende de 16 sesiones aproximadamente, su valor es del 15 %

20 Examen comprende 16 sesiones aproximadamente, su valor es del 15 %

30 Examen comprende 16 sesiones aproximadamente, su valor es del 15 %

Exámenes parciales

40 Examen comprende 16 sesiones aproximadamente, su valor es del 15 %

Evidencias de desempeño

Portafolio de evidencias a través el cual se evalúan las competencias desarrolladas y que puede consistir de:

• Cuadernillo de ejercicios resueltos • Reportes de prácticas

• Simulaciones

• Documentación de prototipos

• Reportes técnicos relacionados con la materia (escrito, fotos y/o videos)

• Otras que el profesor considere pertinentes.

Examen ordinario Promedio de los tres exámenes parciales, tareas y proyectos.

Examen Extraordinario Examen departamental, en el que se evalúa todo el programa

Examen a título Examen departamental, en el que se evalúa todo el programa

Mecanismos y procedimientos de evaluación

Examen de regularización

Examen departamental, en el que se evalúa todo el programa

Programa sintético Otros métodos y

procedimientos

Proyecto de diseño con valor de 40% en la calificación ordinaria

Otras actividades académicas requeridas

Simulaciones por computadora. Diseño físico de elementos mecánicos.

Realización de portafolio de evidencias. Diseño de elementos de máquinas, Mott, Prentice-Hall.

FERNANDEZ MORENO RAYMUNDO, Diseño de Máquinas. Edición interna.2000

FERNANDEZ MORENO RAYMUNDO, Engranes. Edición interna 2000.

Bibliografía Básica

de referencia

Niemann, G. Maschinenelemente. Tomos I al III. Springer Verlag 1981 Haller, R., Glienicke, J. Schrifttum zur Vorlesung Konstruktionslehre. Karlsruhe TU Karlsruhe Verlag 1981

Niemann. G.. Tratado teórico Práctico de Elementos de Máquinas. Norma ISO 6336 (Volúmenes 1, 2, 3, 4 y 5). Editorial Labor 1987

DUBBEL, Taschenbuch för den Maschinenbau, 14 Aufl. Berlín Springer Verlag 1981

Glienicke, J., Schrifttum zur Vorlesung Maschinenkonstruktionslehre. Karlsruhe TU Karlsruhe Verlag 1980

Müller, H. W., Vorlesung súber Maschinenelemente. Darmstadt. TU Darmstadt Verlag 1977

DUBBEL, Handbook of Mechanical Engineering, Edited by W. Beitz and K.-H. Küttner. English Edition edited by M.J. Shields. Springer Verlag London Limited 1994.

Bibliografía

complementaria

DIN Taschenbuch 3, Maschinenbau- Normen für Studium und Praxis. Beuth Verlag. Berlín. 1985

Programa Analítico

DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINA Semestre Horas de teoría

por semana práctica por Horas de semana Horas trabajo adicional estudiante Créditos VIII 2 2 2 6 Objetivos generales

Al finalizar el curso el alumno obtendrá la capacidad de afrontar cualquier problema de diseño de detalle mecánico. El estudiante adquirirá las herramientas necesarias para analizar y determinar las condiciones de falla de máquinas en consideraciones de carga estática como variables. Además, obtendrá la capacidad de calcular y seleccionar elementos sencillos de máquinas, así como su dimensionamiento, uso, aplicación, formas configuraciones y montajes.

Unidades Objetivo específico

1. Introducción al diseño mecánico y consideraciones de diseño.

El estudiante recibirá una capacitación general sobre la metodología del diseño en sus diferentes etapas, tales como: análisis funcional, principios de funcionamiento, etc. Se establecerán directivas generales para la conformación de los elementos de máquina adaptándolos a la fabricación y otros criterios.

2. Análisis de cargas

Se estudiarán los principios necesarios para realizar el análisis de esfuerzos y resistencia mecánica de cualquier elemento mecánico. Se establecerá la forma cómo actúan los esfuerzos según el tipo y su variación temporal. 3. Transmisiones

de potencia

Se aprenderán los diferentes tipos de cordones de soldadura y la forma de cálculo o comprobación de su resistencia mecánica. Además conocerán las directivas y normas a seguir para obtener un buen cordón de soldadura.

4.. Uniones con

tornillo Se estudiarán las características de los perfiles de las roscas normalizadas, tanto de la norma internacional, como de la americana. Se analizará la mecánica del tornillo y los factores que influyen en el funcionamiento de una unión. Se incluye también un apartado sobre los diferentes métodos de apriete. Se aprenderá a diseñar las diferentes uniones con tornillos.

5. Resortes Se presentarán los diferentes tipos de resortes usados en ingeniería mecánica, tanto metálicos como también de caucho. Se estudia el método de cálculo y las diferentes normas referentes a los resortes metálicos

Objetivos específicos

6. Cojinetes con

rodadura, Baleros soportar, así como las propiedades de cada tipo. Se establecerá el método de cálculo y determinación de la duración 7. Cojinetes por deslizamiento, Bujes; y vibraciones en rotores

Se estudiarán los diferentes tipos de baleros y sus aplicaciones. Su acomodo y las cargas capaces de soportar, así como las propiedades de cada tipo. Se establecerá el método de cálculo y determinación de la duración

8. Tribología, fricción, desgaste y lubricación

Se estudiarán los diferentes lubricantes en cuanto a composición y aditivos, sus propiedades y aplicación en la ingeniería mecánica. Se establecen los conceptos de desgaste y los sistemas de lubricación y sellos requeridos en la maquinaria

Contribución al Perfil de Egreso

Desarrollo de la habilidad creadora del diseño mecánico en la ingeniería, a través de la concepción, análisis y diseño de cualquier dispositivo para el aprovechamiento de la energía, ya que la vida profesional del Ingeniero Mecánico administrador estará constantemente relacionada con máquinas y dispositivos mecánicos.

Competencias

Genéricas Razonamiento Científico-Tecnológico. Comunicación en español e inglés. Sustentabilidad y responsabilidad social.

Competencias a Desarrollar

Competencias

Profesionales Diseñar y/o seleccionar el equipo y componentes mecánicos necesarios en los procesos de transformación de materia prima a productos terminados. Planear y operar procesos industriales utilizando tecnologías de vanguardia en el área mecánica. Adquirir los conocimiento de los mecanismos para utilizarlos en los procesos de mantenimiento de los mismos

D)

C

Subtemas 1.1Definici

1.2 Metodología del diseño

1.3 Principios de conformación de los elementos de máquina

1.3.1 Función y rentabilidad

1.3.2 Ergonomía, mantenimiento y seguridad 1.3.3 Procesos de fabricación

1.3.4 Fundición

1.3.5 Conformación de los elementos forjados 1.3.6 Conformación de elementos soldados

1.3.7 Conformación de piezas soldadas con soldadura falsa 1.3.8 Uniones pegadas

1.3.9calculo de diseño

Subtemas 2.1 Cargas

2.2 Reconocimiento de las cargas 2.3 Flujo de fuerzas y momentos 2.3.1 Líneas de flujo de fuerza 2.3.2 Líneas de flujo de momento 2.4 Reglas de diseño

2.5 Estado de esfuerzos 2.6 Tipos de esfuerzo 2.6.1 Esfuerzos internos 2.6.2 Esfuerzos superficiales

2.6.3 Dependencia entre la forma y la carga 2.7 Principio de Saint-Venant

2.8 Valores de resistencia del material

2.9 Influencias sobre las propiedades de resistencia de los materiales

2.9.1 Influencia tecnológica de la dimensión 2.9.2 Influencia de la temperatura

2.9.3 Influencia de la superficie

2.9.4 Influencia mecánica de la caída de esfuerzo 2.9.5 Influencia de la fricción

2.10 Efectos de concentración de esfuerzos 2.10.1 Coeficiente de forma

2.10.2 Influencia del material sobre el esfuerzo concentrado 2.10.3 Coeficiente de entalladura

2.10.4 Consideraciones de diseño sobre el coeficiente de entalladura

2.11 Hipótesis de ruptura

2.12 Factores de seguridad y esfuerzo permisible 2.13 Análisis de esfuerzos

2.13.1 Medición del esfuerzo mediante galgas extensométricas

2.13.2 Análisis óptico de los esfuerzos 2.13.3 Resistencia a la fatiga

2.13.4 Resistencia a la fatiga real estimada 2.13.5 Métodos de análisis de diseño

Subtemas 3.1 Soldadura verdadera

3.1.1.1 Métodos en la soldadura verdadera 3.1.1.2 Soldabilidad

3.1.1.3 Tipos de juntas y cordones

3.1.1.4 Representación gráfica de los cordones de soldadura 3.1.1.5 Cálculo de las uniones soldadas

3.1.2 Soldadura por presión 3.2 Soldadura falsa

3.2.1 Soldadura falsa suave 3.2.2 Soldadura falsa dura 2.3 Pegamentos

2.4 Descripción de la transmisión de potencia

Unidad 4. Uniones con tornillo 10hs

Subtemas 4.1 Construcción 4.2 Tipos de rosca

4.2.1 Rosca triangular o aguda 4.2.2 Rosca Trapezoidal 4.2.3 Rosca de sierra 4.2.4 Rosca cuadrada 4.2.5 Rosca redonda

4.3 Formas de tornillos y tuercas 4.4 Materiales para tornillos y tuercas 4.5 Mecánica del tornillo

4.5.1 Fuerzas y deformaciones durante el apriete de las uniones con tornillo

4.5.2 Método de apriete 4.5.3 Fuerza de montaje 4.5.4 Cedencia del tornillo 4.5.5 Cedencia de las placas

4.5.6 Desviaciones en la fuerza de montaje durante el apriete 4.5.7 Dimensión de asentamiento

4.6 Esfuerzo de trabajo en una unión con tornillo 4.7 Sujeción y cargas excéntricas

4.8 Cálculo de las uniones por tornillo

4.8.1 Selección de tornillos con carga despreciable 4.8.2 Uniones bajo cargas medias

4.8.3 Cálculo de uniones bajo cargas elevadas 4.9 Tornillos de movimiento

4.10 Distribución de la carga en la rosca

4.11 Observaciones generales de conformación para uniones con tornillo

Subtemas 5.1 Usos y aplicaciones

5.2 Tipos de resortes y sus propiedades 5.3 Denominación

5.4 Líneas y valores característico

5.4.1 Líneas características de los resortes 5.4.2 Rigidez del resorte

5.4.3 Trabajo de resorte

5.4.4 Valor de aprovechamiento de los resortes 5.4.5 Eficiencia y coeficiente de aprovechamiento 5.5 Resistencia y esfuerzo permisible

5.5.1 Resistencia

5.5.2 Esfuerzo permisible

5.6 Resortes sujetos a esfuerzos de tensión-compresión 5.6.1 Alambre sencillo, como resorte a tensión

5.6.2 Resortes de anillo, como amortiguadores 5.7 Resortes sujetos a flexión

5.7.1 Muelle sencilla con sección rectangular 5.7.2 Muelles con sección variable

5.7.3 Muelle de hojas apoyada en ambos extremos 5.7.4 Otros resortes a flexión

5.7.5 Resortes de plato 5.8 Resortes a torsión 5.8.1 Barras a torsión

5.8.2 Resortes helicoidales con sección constante 5.8.3 Resortes de extensión

5.8.4Resortes helicoidales de torsión

Subtemas 6.1 Fundamentos 6.1.1 Propiedades

6.1.2 Apoyo en la carcaza de un elemento que gira 6.1.3 Movilidad en los apoyos

6.1.4 Cargas en los apoyos 6.2 Construcción de los baleros 6.2.1 Diseño y componentes 6.2.2 Tipos 6.2.3 Dimensiones y denominación 6.3 Material 6.4 Selección 6.5 Montaje

6.6 Daños en los baleros 6.7 Otros tipos de baleros 6.8 Capacidad de carga 6.8.1 Denominación

6.8.2 Capacidad de carga dinámica 6.8.2.1 Cálculo de la carga equivalente

6.8.2.2 Cálculo de la vida o duración del balero 6.8.3 Capacidad de carga estática

6.8.3.1 Cálculo de la carga estática equivalente 6.8.3.2 Selección del balero

6.9 Fricción 6.10 Lubricación 6.11 Tolerancias

6.12 Tipos de cojinetes con contacto de rodadura 6.13 Rodamientos de empuje

6.14 Rodamientos montados 6.15 Materiales de los rodamientos 6.16 Montaje de los rodamientos 6.17relacion entre carga y duración

6.18importancia del espesor de la película de aceite de los rodamientos Unidad 7. Cojinetes por deslizamiento, Bujes; y vibraciones en rotores 10hs

subtemas 7.1 Cojinetes hidrodinámicos. Conceptos generales 7.1.1 Propiedades y aplicaciones

7.1.2 tendencias actuales de aplicación 7.1.3 Clasificación de los cojinetes

7.1.4 Valores de capacidad de carga según el tipo de construcción 7.2 Teoría de lubricación y comportamiento

7.2.1 Denominación

7.2.2 Presión de Lubricación 7.2.3 Fricción

7.2.4 Juego o claro del cojinete 7.3 Cálculo de cojinetes radiales

7.3.1 Número a dimensional de capacidad de carga, Sommerfeld 7.3.2 Coeficientes de fricción con lubricación hidrodinámica 7.3.3 Pérdidas de potencia por fricción

7.3.4 Balance de energía, Temperatura y viscosidad de funcionamiento

7.3.5 Espesor mínimo de la película lubricante. Velocidad de transición

7.3.6 Caudal necesario de lubricante

7.3.7 Valores característicos para la carga del cojinete 7.3.8 Proceso de cálculo

7.4 Diseño de cojinetes radiales 7.5 Cojinetes axiales

7.4.1 conceptos generales 7.4.2 Dimensiones de diseño 7.4.3 Proceso de cálculo

7.6 Materiales de construcción y lubricantes para cojinetes 7.6.1 Recomendaciones generales para el apareamiento 7.6.2 Materiales metálicos para cojinetes

7.6.3 Materiales no metálico 7.6.4 Materiales compuestos 7.7 Cojinetes hidrostáticos 7.7.1 Conceptos generales

7.7.2 Diseño y proceso de dimensionado 7.7.3 Propiedades y aplicaciones

subtemas 8.1 Conceptos generales 8.1.1 Aceites y grasas minerales 8.1.2 Lubricantes secos o sólidos 8.1.3 Lubricantes sintéticos 8.2 Selección del lubricante

8.3 Tipos o métodos de lubricación

8.4 Propiedades y comprobación de las propiedades de los lubricantes 8.5 Sellos o retenes

8.4.1 Tipos de sellos

8.4.2 Exigencias sobre los sellos Lecturas y otros

recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Se recomienda el uso de software de descarga libre, tutoriales y participación en foros de discusión disponibles en Internet.

Métodos de enseñanza _{• Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro y los} alumnos.

• Sesiones de solución de problemas con ayuda de las TICs con la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso.

• Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes métodos de diseño y solución a problemas reales planteados.

• Se expondrán por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, la teoría que requiera una explicación amplia para su comprensión, y se buscará el aprendizaje significativo,

colaborativo y constructivista, fomentando en los estudiantes el aprender a aprender.

Actividades de

aprendizaje • Formar equipos (heterogéneos) para discusión y análisis de _{conceptos previamente investigados.} • Identificar diferentes tipos de ecuaciones diferenciales. • Programar sesiones de resolución analítica de ecuaciones

diferenciales de primer orden.

• Utilizar software para graficar y analizar cualitativamente soluciones de ecuaciones diferenciales de primer orden. • Resolver banco de ejercicios propuestos.

E)

E

Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro y de los alumnos, y sesiones de solución de problemas, con apoyo de las TIC. Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes métodos de solución a problemas reales planteados. Se expondrán por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, la teoría que requiera una explicación amplia para su comprensión, y se buscará el aprendizaje significativo, colaborativo y constructivista, fomentando en los estudiantes el aprender a aprender. Los alumnos aprenderán a utilizar programas para graficar soluciones de ecuaciones diferenciales. Los trabajos de investigación, graficación, ejercicios resueltos en clase y tareas por parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. Todas las estrategias de enseñanza y aprendizaje estarán enfocadas a lograr que el alumno desarrolle las competencias marcadas en su perfil de egreso.

F)

E

Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primer examen parcial y evaluación del desarrollo

de las competencias a través de las evidencias de desempeño

4 semanas

( Programado ) El contenido de 16 sesiones de una hora

20% Segundo examen parcial y evaluación del

desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño

4 semanas

( Programado ) El contenido de _{16 sesiones de}

una hora

20%

Tercer examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño

4 semanas

( Programado ) El contenido de _{16 sesiones de}

una hora

20%

Cuarto examen parcial y evaluación del desarrollo de las competencias a través de las evidencias de desempeño

4 semanas

( Programado ) El contenido de _{16 sesiones de}

una hora

20%

Otra actividad 1 Durante todo el

curso Asistencia a clase Requisito

Proyecto Final 20%

TOTAL 100%

Examen ordinario. Se evalúa como el promedio

del total de evaluaciones parciales. Al terminar el curso El contenido del curso. 100%

Examen Extraordinario. Examen en el que se

evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del

El contenido del

examen.

Examen a título. Examen en el que se evalúa todo

el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen.

El contenido del

curso. 100%

Examen de regularización. Examen en el que se

evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen.

El contenido del

curso. 100%

G)

B

Diseño de elementos de máquinas, Montt, Prentice-Hall.

FERNANDEZ MORENO RAYMUNDO, Diseño de Máquinas. Edición interna.2000

FERNANDEZ MORENO RAYMUNDO, Engranes. Edición interna 2000.

Bibliografía Básica de referencia

Niemann, G. Maschinenelemente. Tomos I al III. Springer Verlag 1981 Haller, R., Glienicke, J. Schrifttum zur Vorlesung Konstruktionslehre. Karlsruhe TU Karlsruhe Verlag 1981

Niemann. G.. Tratado teórico Práctico de Elementos de Máquinas. Norma ISO 6336 (Volúmenes 1, 2, 3, 4 y 5). Editorial Labor 1987

DUBBEL, Taschenbuch för den Maschinenbau, 14 Aufl. Berlín Springer Verlag 1981

Glienicke, J., Schrifttum zur Vorlesung Maschinenkonstruktionslehre. Karlsruhe TU Karlsruhe Verlag 1980

Müller, H. W., Vorlesung súber Maschinenelemente. Darmstadt. TU Darmstadt Verlag 1977

DUBBEL, Handbook of Mechanical Engineering, Edited by W. Beitz and K.-H. Küttner. English Edition edited by M.J. Shields. Springer Verlag London Limited 1994.

Bibliografía complementaria

DIN Taschenbuch 3, Maschinenbau- Normen für Studium und Praxis. Beuth Verlag. Berlín. 1985