Información detallada de curso |
Segundo semestre 2013
May 03, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: IME 7085 - DISEÑOS DE SISTEMAS MECANICOS |
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División Académica:
División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto. Ingeniería Mecánica IME 7220 Calificación mínima de 3.0 Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 2.000 Horas de Teoría 2.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio En el curso se estudian los fundamentos para el diseño de sistemas desde la perspectiva del diseño concurrente, teniendo en cuenta los códigos y normas establecidos internacionalmente, así como el análisis de los modos de operación en el ciclo del sistema. Desde el diseño conceptual y básico del sistema se pasa al diseño detalle y selección de los tres tipos esenciales de componentes de las máquinas: Los componentes de soporte y guiado, los componentes de unión, los componentes de transmisión; así como los de maniobra y control. Además de la selección, se identifican los modos más probables de falla derivados de sus condiciones y modos de trabajo, con el fin de aplicar desde el diseño las teorías de falla más apropiadas para evitar su ocurrencia durante la vida de servicio proyectada. 3. JUSTIFICACIÓN Las principales funciones del futuro profesional son diseñar, construir, montar y mantener sistemas, máquinas, mecanismos y/o equipos para que funcionen de manera confiable y económica. El éxito en la ejecución de las mismas supone un estudio detallado de los principios y normas establecidas para el buen diseño y/o selección de los diferentes elementos de máquina que las integran, permitiendo la formación de criterios y medios de ingeniería para la prevención y corrección de las posibles fallas. Los Sistemas Mecánicos y elementos de máquina que se estudiarán en este curso se pueden considerarse fundamentales y básicos en cuanto a la función que desempeñan y a su empleo generalizado en la gran mayoría de los equipos que encontramos en las diferentes industrias, razón por lo cual son de obligatorio estudio. El conocimiento, aptitudes y habilidades que son desarrollados y/o fortalecidos por medio de las clases, problemas y todas las actividades del curso persiguen la competencia del estudiante en el diseño, construcción (DFMA), instalación, mantenimiento y desensamble de equipos y sistemas mecánicos para obtener soluciones novedosas y sostenibles a necesidades dadas. Tales habilidades le permitirán trabajar como diseñador, consultor e inspector en actividades típicas del diseño, así mismo le permitirán abordar estudios avanzados en esta área. Además, el curso contribuye a perfilar y/o completar las competencias profesionales, mejorar el pensamiento crítico, la expresión gráfica, oral y escrita, la capacidad de análisis y argumentación, elementos necesarios para facilitar el trabajo en equipos multidisciplinarios del ingeniero. 4. OBJETIVOS 4.1. OBJETIVO GENERAL Diseñar sistemas mecánicos, seleccionar y dar especificaciones técnicas de los diferentes elementos de máquina que los integran; según normas establecidas, y determinar con facilidad condiciones óptimas para el mantenimiento y operación económica de las máquinas con base en los fundamentos estudiados. 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS -Conocer y entender un sistema de mecánico, los tipos fundamentales de componentes que los integran, sus principios de operación y sus aplicaciones. -Analizar, comparar y seleccionar los elementos más apropiados para ejecutar el trabajo que demande una aplicación específica. -Identificar y prevenir los modos de fallo más importantes en las máquinas y componentes, así como, desarrollar acciones tendientes a prevenirlos durante la etapa de diseño o corregirlas durante su vida útil. -Entender y aplicar con claridad el proceso de diseño para el diseño de la máquina y sus componentes. -Desarrollar y/o utilizar pequeños programas de computador para el diseño y/o selección de elementos de máquina. -Utilizar adecuadamente en el diseño la información proveniente de normas y catálogos de fabricantes de elementos de máquinas. -Comunicar y defender efectivamente los resultados de los trabajos y proyectos ya sea en forma oral, escrita o gráfica, incluso en inglés. 5. METODOLOGÍA Las actividades planificadas para lograr los objetivos planteados son: -Exposiciones teóricas por parte del profesor sobre diferentes temas. -Exposiciones por parte de los alumnos sobre temas asignados por el profesor. -Proyectos de diseño de sistemas mecánicos y evaluaciones escritas presentadas por los estudiantes. -Trabajos escritos e investigaciones acerca de temas de interés para la asignatura. -Asignación de trabajos para búsqueda y análisis de información en bases de datos y vía Web. 6. MEDIOS Con el fin de lograr los objetivos y las competencias definidas mediante el desarrollo de las actividades descritas en la metodología se prevé el uso de los siguientes medios: -Consulta y estudio de las lecturas asignadas del texto guía, de los textos de referencia y de los journals que se citan en la bibliografía. -Visita y consulta vía Web de los páginas citadas en cada módulo del curso. -Visita permanente al catalogó Web para descargar los contenidos y casos disponibles desarrollados por el profesor para cada uno de los módulos del curso. -Utilización de las siguientes herramientas para el desarrollo de los casos y del proyecto asignado en el curso: -Solid Works, para el desarrollo de modelos 3D -Visual Nastram ó Working Model para el análisis dinámico de las soluciones en estudio -ANSYS para el análisis del estado de esfuerzo y deformación de las soluciones propuestas (proyecto) 7. CONTENIDO Generalidades sobre sistemas mecánicos Definición del concepto de sistema los sistemas multidominio, los sistemas en ingeniería mecánica, concepto de máquina, sistemas mecánicos, tipos de sistemas mecánicos y sus componentes. Generalidades sobre sistemas mecánicos de unión Definición y funciones de los sistemas de unión, tipos de unión, características, ventajas y desventajas, criterios de selección de tipo de unión mecánica Diseño de juntas roscadas Definición, funciones, características, ventajas y desventajas de las uniones mediante elementos roscados, tipos de elementos roscados y sus accesorios, normalización de la geometría y materiales, identificación y prevención de modos de falla: estudio de uniones a tracción (aflojamiento, carga estática, dinámica, estanqueidad y par de apriete) estudio de uniones a otros tipos de carga, casos de diseño (carga estática y dinámica). Diseño de juntas soldadas Definición, funciones, características, ventajas y desventajas de los diferentes tipos de uniones permanentes, tipos de uniones soldadas, normalización de y selección de electrodos, cálculo de temperatura de precalentamiento, preparación de bordes: Diseño a carga estática simple (corte y tracción), diseño a carga combinada esfuerzos admisibles formativos, diseño a carga dinámica simple y combinada, casos de diseño. Generalidades de sistemas de accionamiento, sensores y actuadores Concepto de sistema de accionamiento, funciones, tipos de sistemas de accionamiento, componentes, generalidades de motores, actuadores, transmisiones, control, elementos de maniobra, tipos de motores: ventajas y desventajas, sensores, tipos de sensores. Generalidades de transmisiones mecánicas. Definición de transmisión, funciones, tipos, ventajas y desventajas, criterios de selección del tipo de transmisión, unidades de transmisión, formativas y catálogos, tipos de engranajes, características, ventajas, desventajas, selección de tipo. Diseño cinemático de engranajes Conceptos, geometría, normas, ley del engrane, mecánica del contacto, relación de transmisión, interferencia, intermitencia, nivel de ruido para: engranajes cilíndricos y cónicos con dientes rectos, helicoidales y espirales, así como para el mecanismo sinfín corona. Diseño cinético de engranajes Determinación de cargas, evaluación de eficiencia, selección de material y de proceso de fabricación, prevención de falla por fatiga flexional y superficial, lubricación y diseño térmico en engranajes cilíndricos y cónicos de dientes rectos y helicoidales; así como en el mecanismo de sinfín corona. Planos de fabricación de engranajes. Casos de diseño de accionamientos Ingeniería de acotado y tolerancias funcionales Superficiales, tolerancias de componentes, ajustes normalizados entre ejes y agujeros, tolerancia estadística, acabados superficiales y capacidades de las máquinas, tolerancias dimensionales y geométricas, técnicas de diseño estadísticas y aseguramiento de la calidad 8. EVALUACIÓN Primer parcial: 20% Segundo parcial: 25% Examen final: 30% Quices y trabajos: 5% Proyecto: 20% 9. BIBLIOGRAFIA NORTON, Robert. Machine Design: An integrated approach. Prentice Hall. 1996. Childs Peter, Mechanical Design, Elsevier Butteworth Heneiman, 2004 NORTON, Robert. Machine Design: An integrated approach. Prentice Hall. 1996. Riba Carles. Diseño Concurrente. Barcelona, Edicions UPC, 2002 HALL - HALLOWENCO. Diseño de máquinas. Editorial McGrawhill. Serie Schaum. SHIGLEY, Joseph Edward. Diseño en Ingeniería Mecánica. 5 edición. Mc Graw Hill, México. 2002. JUVINALL, Robert. Fundamentos de diseño para ingeniería mecánica. Editorial Limusa, México. 1991. Faires Virgil, Diseño de Elementos, Limusa, 1994 SHIGLEY, J. & MISCHKE CH. Standard Handbook of Machine Design. Mc Graw Hill, 1996. MOTT, Robert. Diseño de elementos de Máquina. Prentice Hall. Revista MACHINE DESIGN (Penton Publishing). Revista JOURNAL OF MECHANICAL DESIGN (ASME). Revista ENGINEERING FAILURE ANALYSIS (Elsevier Science). METALS HANDBOOK . ASM HANDBOOK. Vol 19 Fatigue and Fracture. NORMAS ASTM. Catálogos de Fabricantes de elementos mecánicos |
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