Diseño de elementos de maquinas

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

SILABO DE DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II. IDENTIFICACIÓN

1.1. Experiencia Curricular: DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS I1.2. Facultad: FACULTAD DE INGENIERIA1.3. Para estudiantes de la carrera: INGENIERIA MECANICA

1.3.1. Sede: Trujillo1.4. Calendario Académico: 2014-II1.5. Año/Ciclo Académico: 81.6. Código de curso: 15361.7. Sección: A1.8. Creditos: 41.9. Número de Rotaciones, veces que se desarrolla la experiencia curricular en el año/ciclo académico: 11.10. Duración por vez de rotación (Nro. de Semanas/Días): 161.11. Extensión horaria:

1.11.1. Total de horas semanales: 5- Horas Teoría: 3- Horas Práctica: 2

1.11.2. Total de Horas Año/Semestre: 851.12. Organización del tiempo Anual/Semestral:

Tipo Total Unidad Semana/DíaActividades Hs I II III IV V Aplazado

- Sesiones Teóricas 48 12 12 12 6 6 ---- Sesiones Prácticas 22 6 6 6 2 2 ---- Sesiones de Evaluación 15 2 2 2 2 2 5

Total Horas 85 --- --- --- --- --- ---

1.13. Prerrequisitos: - Cursos:

- TEORIA DE LAS MAQUINAS Y MECANISMOS- RESISTENCIA DE MATERIALES II

- Creditos: No necesarios1.14. Docente(s):

1.14.1. Coordinador(es):

Descripción Nombre Profesión EmailCoordinador General Dr. SANCHEZ

BUSTAMANTE, JUANJAVIER

Ingeniero Mecánico [email protected]

II. FUNDAMENTACIÓN Y DESCRIPCIÓNII.) FUNDAMENTACION Y DESCRIPCION El curso Diseño de Elementos de Máquinas I es de carácter obligatorio para los alumnos de la carrera deIngeniería Mecánica. Comprende la revisión y reforzamiento de las ciencias de la Ingeniería Mecánica:Mecánica del Sólido, Materiales de Ingeniería, Procesos de Fabricación, Resistencia de Materiales; eldesarrollo de las Teorías de Falla por cargas estáticas y Cargas Variables y una breve introducción a laMecánica de Fractura. Con estos conocimientos se desarrollan métodos de diseño de ejes, tornillos yresortes. Un segundo curso, Diseño de Elementos de Máquinas II, complementa el diseño de otroscomponentes de máquinas.La asignatura es importante en la formación del Ingeniero Mecánico porque inicia la aplicación práctica eintegral de los conocimientos recibidos en cursos previos, poniendo en juego sus capacidades, habilidades yexperiencias para resolver problemas reales de Ingeniería y porque esta práctica será su quehacerprofesional.

III. APRENDIZAJES ESPERADOSAl finalizar la asignatura los alumnos serán capaces de: - Explicar los fundamentos del diseño de componentes de máquinas. - Desarrollar procedimientos empleados en diseño en Ingeniería Mecánica. - Explicar las Teorías de Falla por cargas estáticas y cargas variables - Diseñar componentes mecánicos empleados en las máquinas. - Interesarse en el avance del conocimiento sobre el diseño de componentes mecánicos.

IV. PROGRAMACIÓN

4.1. UNIDAD 1

4.1.1. Denominación: FUNDAMENTOS

4.1.2. Inicio: 2014-08-18 Termino: 2014-09-14 Número de Semanas/Días: 4

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4.1.3. Objetivos de Aprendizaje

2.1 Explicar los Conceptos: Diseño, Diseño en Ingeniería, Diseño Mecánico.2.2 Describir las consideraciones de Diseño más importantes.2.3 Fundamentar los Métodos de Diseño por Factor de seguridad y Confiabilidad.2.4 Justificar la magnitud de factor de seguridad.2.5 Describir e identificar los esfuerzos característicos de la curva σ-ε.2.6 Describir las propiedades de los materiales empleados en las construcciones.2.7 Determinar las componentes del estado tensional en un punto de un cuerpo cargado.2.8 Determinar, analítica y gráficamente, los esfuerzos en cualquier punto de cuerpos cargados.2.9 Determinar las deformaciones en los cuerpos cargados.2.10 Resolver problemas de desplazamiento mediante el Teorema de Castigliano.2.11 Calcular columnas de sección constante con carga centrada y excéntrica.2.12 Calcular los esfuerzos y deformaciones por cargas de impacto y choque.2.13 Definir y establecer la magnitud de los concentradores de tensiones.2.14 Explicar el efecto de los concentradores de esfuerzos con diferentes tipos de carga.

4.1.4. Desarrollo de la Enseñanza-Aprendizaje:

Semana/Día

Actividades y Contenidos

Semana/Día 1Inicio: 2014-08-18Termino: 2014-08-24

Introducción. Diseño en Ingeniería Mecánica Fases del Diseño. Criterios de Diseño Diseño por Factor de Seguridad y por Confiabilidad. Problemas de Aplicación


Materiales de Ingeniería: Metalicos Ferrosos y No Ferrosos, Fundiciones;Plásticos, Materiales compuestos.Propiedades Mecánicas de los Materiales: Resistencia, Dureza.Exposición ampliatoria asignada a los alumnos


Análisis de Esfuerzos: Tracción, Compresión, Torsión, flexión.Análisis de deformaciones. Energía de deformación. Teorema de Castigliano. Concentración de esfuerzos.Problemas de Aplicación


Pandeo. Diseño de Columnas con carga centrada y excéntrica. Método de las TensionesEquivalentes.Choque e impacto.Problemas de Aplicación

4.1.5. Evaluación del Aprendizaje:

Semana/Día

Técnica/Instrumento

Semana/Día 1Inicio: 2014-08-18Termino:2014-08-24

Solución de Problemas/Prueba Escrita



Semana/Día 3Inicio: 2014-09-01Termino:

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2014-09-07Semana/Día 4Inicio: 2014-09-08Termino:2014-09-14


PRIMER EXAMEN PARCIAL

4.2. UNIDAD 2

4.2.1. Denominación: PREVENCION DE FALLAS



2.1 Determinar los esfuerzos máximos en elementos con concentradores de tensiones.2.2 Explicar los efectos de los concentradores de tensiones.2.3 Determinar las expresiones de la energía de deformación y Distorsión2.4 Enunciar y establecer las expresiones Matemáticas de las Teorías de Falla.2.5 Aplicar las teorías de fallas al diseño de componentes mecánicos.2.6 Explicar porque utilizar una teoría de falla en concordancia con el material.2.7 Explicar los fundamentos de la Teoría de La Fractura Mecánica.2.8 Aplicar la Teoría de la fractura en el Diseño de Elementos Planos.2.9 Explicar el origen de las fallas por fatiga.2.10 Interpretar el origen de las marcas en superficies fracturada por fatiga.2.11 Describir la naturaleza de las fallas por fatiga.2.12 Describir el ensayo esfuerzo-duración por fatiga.2.13 Aproximar la curva de Resistencia a la Fatiga de los aceros.2.14 Determinar los factores de Marín que modifican la resistencia a la fatiga.2.15 Caracterizar los esfuerzos fluctuantes mediante patrones sinusoidales.2.16 Explicar los criterios de Falla por Fatiga: Diagrama de Wohler, Goodman, Soderberg yGerber.2.17 Explicar La influencia de los esfuerzos torsionales en la resistencia a la fatiga por torsión.2.18 Resolver problemas de fatiga con cargas combinadas.2.19 Resolver problemas de daño por fatiga aculado mediante las Regla de Miner y Manson.


Semana/Día



Resistencia estática. Fallas por carga estática. Concentradores de tensiones. Teorías de Falla: Teoría del Esfuerzo Cortante Máximo. T de Tresca o Guest Teoría de la Energía de Distorsión. Von Mises-Henky. Beltrami, Esfuerzo Cortante Octaédrico. Teoría de Coulomb-Mohr para Materiales Dúctiles. Problemas de Aplicación.


Teoría del Esfuerzo Normal Máximo. T de Rankine. Teoría de Mohr para materiales frágiles. Selección de los Criterios de Falla. Problemas de Aplicación.


Introducción a la Mecánica de Fractura. Modos de propagación de Grietas. Intensidad de esfuerzo. Tenacidad a la Fractura.Teoría de Cargas Variables: Introducción a la Fatiga.Enfoque de la falla por fatiga en el análisis y el diseño.Problemas de AplicaciónMétodos de diseño por fatiga.Método de Esfuerzo-DuraciónFactores de Marín.Concentración del esfuerzo y sensibilidad a la entalladura.Caracterización de los esfuerzos fluctuantes.Problemas de Aplicación.

Semana/Día 8

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Criterios de Falla por Fatiga ante cargas variables: Wohler, Goodman, Soderberg,Gerber.


Inicio: 2014-10-06Termino: 2014-10-12

Resistencia a la Fatiga por Torsión.Combinación de Modos de Carga.Daño por fatiga acumulada. Reglas de Miner y Manson.Problemas de Aplicación.


Semana/Día










4.3. UNIDAD 3

4.3.1. Denominación: DISEÑO DE EJES



2.1Seleccionar el material adecuado para la fabricación de ejes,2.2Configurar los ejes de acuerdo a las funciones que realizará.2.3Deducir las fórmulas para el cálculo de ejes por cargas variables.2.4Proponer métodos para mitigar el efecto de los concentradores de tensiones2.5Diseñar ejes sometidos a cargas variables combinadas.2.6Diseñar ejes por flexión y torsión.2.7Definir la velocidad critica de un eje.2.8Determinar la velocidad crítica de un eje.2.9Explicar los efectos de la velocidad critica de los ejes.2.10Selecciona e identifica los componentes accesorios para el posicionamiento y transmisión deltorque con los ejes.


Semana/Día



Introducción. Materiales para ejes. Configuración de los ejes. Diseño de Ejes por Resistencia. Técnicas para reducir el efecto de concentración de tensiones en los ejes.Problemas de Aplicación.

Semana/Día 10Inicio: 2014-10-20Termino:

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Diseño de ejes por deformación.Problemas de Aplicación.


2014-10-26Semana/Día 11Inicio: 2014-10-27Termino: 2014-11-02

Diseño de ejes por velocidad critica.Problemas de Aplicación.


Componentes accesorios para los ejes. Límites y ajustes.Problemas de Aplicación.


Semana/Día










II EXAMEN PARCIAL

4.4. UNIDAD 4

4.4.1. Denominación: TORNILLOS Y UNIONES ATORNILLADAS



2.1Describir los tipos y características de las roscas.2.2Explicar la nomenclatura empleada en las roscas2.3Deducir las expresiones de la cupla de ajuste aflojamiento y un tornillo.2.4Identificar los tipos de tornillos de máquinas.2.5Determinar y explicar el diagrama de preajuste de una unión roscada.2.6Calcular el tamaño de los tornillos para una unión roscada.2.7Calcular los factores de seguridad de funcionamiento de una unión roscada2.8Calcular uniones s atornilladas bajo carga excéntrica.2.9Diseñar uniones atornilladas.2.10Seleccionar tornillos o pernos para una unión.2.11Diseñar uniones remachadas


Semana/Día


Semana/Día 13

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Introducción, Roscas estándar, Nomenclatura. Mecánica de los tornillos de Potencia.


Inicio: 2014-11-10Termino: 2014-11-16

Sujetadores roscados. Uniones: Rigidez del sujetador. Uniones: Rigidez de la junta. Resistencia de los tornillos.Problemas de Aplicación.


Uniones atornilladas a tensión. Carga externa. Relación entre el torque y la tracción del perno. Uniones precargadas. Uniones con empaque. Juntas a tensión. Carga dinámica. Uniones a cortante. Uniones atornilladas bajo carga excéntrica. Problemas de Aplicación.


Semana/Día






4.5. UNIDAD 5

4.5.1. Denominación: DISEÑO DE RESORTES



2.1los esfuerzos y deformaciones de resortes helicoidales en tracción y compresión2.2Seleccionar los materiales adecuados para los resortes.2.3Diseñar resortes helicoidales2.4Aproximar el cálculo de muelles.2.5Diseñar resortes de sección rectangular y cuadrada.


Semana/Día



Resortes y muelles. Tipos Esfuerzos en los resortes Deformación en los resortes Materiales de los resortes Estabilidad de resortes. Resonancia de los resortes.Problemas de Aplicación.


Diseño de resortes helicoidales a tracción,compresión y torsión. Introducción al diseño de resortes de hojas. Diseño de resortes de sección rectangular.Problemas de Aplicación


Semana/Día


Semana/Día 15Inicio:

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2014-11-24Termino:2014-11-30Semana/Día 16Inicio: 2014-12-01Termino:2014-12-07


III EXAMEN PARCIAL

4.6. APLAZADO

Semana/Día Técnica/Instrumento Semana/Día 17 Examen de Aplazado, evaluaciones pertimentes

del curso.

V. NORMAS DE EVALUACIÓN5.1 Los requisitos para APROBAR la asignatura son: a. Registrar una asistencia a las diferentes actividades programadas en el curso no menor del 70%. Caso contrario será declarado INHABILITADO. b. Obtener una nota promocional (NP) aprobatoria. c. Las notas aprobatorias son desde ONCE (11) a VEINTE (20) y desaprobatorias las menores que ONCE.5.2 El registro de asistencia se hará dentro de los 10 primeros minutos de cada clase.5.3 No es necesario justificar las inasistencias, salvo casos excepcionales. Disponen del 30% de las actividades programadas para estas eventualidades. 5.4 Se tomarán tres exámenes parciales (EPi), en las fechas programadas y asignaciones por unidad (Ai). La Nota parcial (NPi) resulta de promediar las notas antes indicadas asignando a peso 2 al exámen Parcial.5.5 La Nota Promocional es el promedio de las tres Notas Parciales [NP = 1/3(NP1 + NP2 + NP3)]. El promedio se redondea al valor entero siguiente si la fracción es mayor o igual que 0.55.6 Los alumnos desaprobados tienen derecho a un EXAMEN DE APLAZADO que comprende toda la asignatura. La Nota de Aplazados es independiente de las Notas Parciales.

VI. CONSEJERÍA/ORIENTACIÓNPropósitos: Ayudar a los alumnos del curso Diseño de Elementos de Máquinas I reforzando susconocimientos y orientandolos para resolver los problemas de la asignatura.Día: MiércolesLugar: CubículoHorario: 11 a 12 horas.

VII. BIBLIOGRAFÍABUDYNAS RICHARD, NISBETT KEITH, “ Shigley’s Mechanical Engineering Design”. Eighth Edition.McGraw Hill. 20087.1 FAIRES VIRGIL, M . “Diseño de Elementos de Maquinas”. Edit. Montainer y Simon S. A. BarcelonaEspaña. 1970.7.2 HAMROCK J. BERNARD, JACOBSON BO, SCHMID STEVEN: “Elementos de Máquinas”. 3ªEdición. Editorial McGraw Hill. México.7.3 HIBBELER R.C. “mecánica de Materiales”. Editorial Prentice Hall. Mexico 19977.4 JUVINAL ROBERT C. “Fundamentos del Diseño para Ingeniería Mecánica”. Editorial Limusa S.A.México 1991.7.5 SPOTS M. SHOUP T. “Elementos de Máquinas”. Sétima Edición. Edit. Prentice Hall. México 1999

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El presente Silabo de la Experiencia Curricular "DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS I", ha sidoVisado por el Director de la ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA,quien da conformidad al silabo registrado por el docente SANCHEZ BUSTAMANTE, JUAN JAVIER que fuedesignado por el jefe del DEPARTAMENTO ACADEMICO DE MECANICA Y ENERGIA.

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