M95062 DISEÑO MECÁNICO BÁSICO
Tópico de la especialidad en Manufactura.
 
OBJETIVO GENERAL DEL CURSO.
Conocer y entender los principios básicos de mecánica de materiales que le permitan al estudiante realizar el diseño y/o selección de elementos de sistemas mecánicos en base a tablas, fórmulas de diseño y programas de computadora dedicados.
 
TEMAS Y SUBTEMAS DEL CURSO
1. Conceptos básicos de mecánica de materiales.
Esfuerzo normal y esfuerzo cortante.
Esfuerzo de fluencia y esfuerzo último.
Esfuerzos de trabajo y factor de seguridad.
2. Diseño de elementos sujetos a carga axial..
Selección de perfiles para elementos en tensión.
Selección de perfiles para elementos esbeltos en compresión.
3. Diseño de uniones soldadas.
Uniones a tope y de traslape.
4. Diseño de elementos sujetos a flexión.
Fuerza cortante y momento flexionante y sus relaciones.
Diagramas de fuerza cortante y momento flexionante utilizando tablas.
Selección de perfiles o determinación de secciones para flexión.
5. Diseño de elementos sujetos a torsión.
Torsión de barras circulares.
Ejes de transmisión de potencia.
6. Diseño y selección de elementos de máquinas.
Engranes rectos.
Lubricación.
Rodamientos.
Bandas, frenos y embragues.
7. Análisis cinemático y síntesis de mecanismos básicos.
Pares cinemáticos y grados de libertad.
Mecanismo de cuatro barras.
Mecanismo biela-manivela.
 
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Conceptos básicos de mecánica de materiales.
1.1 Definición y cálculo del esfuerzo normal y esfuerzo cortante.
1.2 Definición del concepto de esfuerzo de fluencia y esfuerzo último de un material.
1.3 Definir y aplicar factor de seguridad, esfuerzo permisible y esfuerzo de trabajo.
2. Diseño de elementos sujetos a carga axial..
2.1 Determinación del área de sección necesaria para soportar una carga en tensión y selección de perfiles para soportarla.
2.2 Conocer el fenómeno de pandeo y definición la forma de la variación de la carga admisible de un elemento a compresión dependiendo de su esbeltez.
2.3 Selección de perfiles para elementos esbeltos en compresión utilizando tablas de diseño de fabricantes de perfiles.
3. Diseño de uniones soldadas.
3.1 Cálculo de la sección necesaria para soportar una carga de tensión o compresión dada a soportarse por soldadura a tope o de traslape.
4. Diseño de elementos sujetos a flexión.
4.1 Evaluar la fuerza cortante y el momento flexionante que actúan en cualquier sección de una viga utilizando los diagramas de corte y momento de tablas y manuales de diseño.
4.2 Calcular los esfuerzos normales inducidos en cualquier punto de un elemento sometido a flexión.
5. Diseño de elementos sujetos a torsión.
5.1 Calcular los esfuerzos cortantes a que se encuentra sometido un eje de sección circular sólida, o determinar las dimensiones de un eje, conocido el sistema de pares torsionales que actúan sobre él.
5.2. Analizar y diseñar un eje de transmisión de potencia, para cualquier número de apoyos, tipos y número de cargas, tomando en cuenta la potencia a transmitir, velocidad del eje, material del mismo, naturaleza de las cargas y factor de seguridad deseado.
6. Diseño y selección de elementos de máquinas.
6.1. Analizar, diseñar y seleccionar engranes rectos, para generar diversas alternativas de solución a un problema determinado, tomando en cuenta la potencia transmitida, velocidades de los ejes, materiales de los engranes, tipos de cargas y factores de seguridad.
6.2. Analizar y diseñar un cojinete de casquillo (chumacera), tomando en cuenta la geometría, velocidad del eje, tipo de lubricante, viscosidad del mismo, así como los diferentes parámetros que intervienen como: temperatura, espesor mínima de película, presión máxima, excentricidad del eje, etc.
6.3. Seleccionar el rodamiento adecuado para cada apoyo de un eje, de acuerdo a las cargas radiales y axiales, vida deseada para el rodamiento y confiabilidad del mismo.
6.4. Diseñar un sistema de transmisión de potencia mecánica por medio de bandas, tomando en cuenta la geometría del sistema, la potencia, velocidades de los ejes y la resistencia del material de las bandas. También se debe diseñar un sistema de acoplamiento entre dos ejes en movimiento (embrague), así como el sistema de freno para un tambor.
7. Análisis cinemático y síntesis de mecanismos básicos.
7.1 Determinar los grados de libertad de un mecanismo o una cadena cinemática y aplicar las ecuaciones de Grubber y los criterios de Grashoff para caracterizar el movimiento de mecanismos.
7.2. Haciendo uso del análisis vectorial y/o de programas de computadora, efectuar análisis cinemáticos y síntesis de mecanismos de cuatro barras y biela-manivela.
 
METODOLOGIA SUGERIDA Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
Presentación de principios básicos y fórmulas de diseño. Explicación de utilización de tablas y manuales de diseño y de selección de perfiles y elementos matemáticos. Uso de software del libro de texto y de los paquetes pertinentes. Desarrollo de proyectos de diseño por parte de los alumnos.
 
TIEMPO ESTIMADO POR TEMA
Tema 1 3 hrs.
Tema 2 4 hrs.
Tema 3 3 hrs.
Tema 4 10 hrs.
Tema 5 6 hrs.
Tema 6 10 hrs.
Tema 7 9 8 hrs.
Examen 3 hrs.
TOTAL 48 hrs.
 
EVALUACION
3 exámenes parciales 50%
1 examen final 25%
Tareas y programas 25%
 
LIBRO DE TEXTO
M.F. Spotts; Design of Machine Elements; Prentice Hall
Robert L. Norton; Design of machinery; McGraw Hill, 1992.
 
LIBROS DE CONSULTA
Joseph E. Shigley; Diseño en ingeniería mecánica; McGraw Hill.
Gere and Timoshenko; Mecánica de materiales; Ed. Iberoamericana, Segunda edición.
Manual de diseño de AHMSA.
Manuales de selección de elementos mecánicos de los fabricantes
 
PERFIL DEL MAESTRO
Ingeniero mecánico con posgrado en ingeniería mecánica o área afín y de preferencia con experiencia en diseño de sistemas mecánicos.