Diseño de elementos de máquinas

Diseño de elementos de máquinas

1. INTRODUCCIÓN AL DISEÑO

   • La palabra diseño puede significar diferentes cosas para diferentes personas, lo cual va desde un vestido de gala extravagante de las pasarelas hasta el aspecto de un automóvil o bien un vehículo espacial. En esta amplia variedad de aplicaciones, se entenderá que para los ingenieros, el diseño significa algo de importancia superlativa para el bienestar de la sociedad. Así pues, existen dos términos a interpretar en su extensión y concepto: diseño e ingeniería.

2. ESFUERZOS SIMPLES EN ELEMENTOS SENCILLOS DE MÁQUINAS

   • El diseño de elementos de máquinas, es un curso orientado al campo de la industria y mecánica, principalmente en el campo de la proyectación y manufactura de piezas. Dicho curso aplica los principios físicos de la mecánica, ciencia de los materiales y análisis estructural para el análisis de los elementos utilizados en la actualidad, tales como maquinarias con diversos fines (hidráulicos, de transporte, de manufactura), así como también diversos sistemas motorizados, entre otras aplicaciones. Su objetivo es presentar alternativas, conceptos, procedimientos para el análisis y diseño de los elementos de máquinas. Para los estudiantes que usen este libro tendrán una guía para poder realizar un diseño estructural factible, acorde y quizás original de piezas e integrarlos en un sistema más complejo.
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3. VIGAS DISEÑO DE ELEMENTOS POR CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS, CARGAS CÍCLICAS Y FATIGA

   • FACTORES DE CONCENTRACION DE ESFUERZOS POR CARGA CICLICA El factor de concetracion de esfuerzos “K f ” usado para carga cíclica es en realidad igual o menorque el factor “K” estático y geométrico de concentración de esfuerzos, y los efectos combinados de la carga cíclica y la concentración de esfuerzos dependerá de la sensibilidad del material. Lamanera mas efectiva de determinar este factor es por medio de pruebas experimentales del material en cuestión. El “índice de s
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4. VIGAS CURVAS EN FLEXIÓN

   • En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente, por tracción. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.
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5. TORNILLOS, SUJETADORES Y UNIONES

   • Los tornillos son elementos que tienen filetes enrollados en forma de hélice sobre una superficie cilíndrica y son unos de los elementos más utilizados en las máquinas. Podemos clasificar los tornillos, de acuerdo con la función que cumplen, en tornillos de unión y tornillos de potencia. Los tornillos de unión son los que sirven para unir o asegurar dos o más partes estructurales o de maquinaria, como es el caso de los tornillos, pernos, espárragos y tornillos prisioneros o de fijación. Los tornillos de potencia son aquellos destinados a la transmisión de potencia y movimiento; generalmente convierten un movimiento de giro en un movimiento de traslación. Los tornillos se usan en estructuras, máquinas herramientas, vehículos, prensas y elementos de elevación, entre otros. En muchos casos, los tornillos están sometidos a cargas variables combinadas, por lo que debe aplicarse una teoría de falla por fatiga. Un tornillo puede fallar en el núcleo o en los filetes; se debe tener en c
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6. MUELLES MECÁNICOS

   • Se conoce como resorte (o muelle elástico) a un operador elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente cuando cesan las fuerzas o la tensión a las que es sometido, en la mecánica son conocidos erróneamente como " muelle", varían así de la región o cultura. Se fabrican con materiales muy diversos, tales como acero al carbono, acero inoxidable, acero al cromo-silicio, cromo-vanadio, bronces, plástico, entre otros, que presentan propiedades elásticas y con una gran diversidad de formas y dimensiones. Tienen gran cantidad de aplicaciones, desde cables de conexión hasta disquetes, productos de uso cotidiano, herramientas especiales o suspensiones de vehículos y sillas plegables. Su propósito, con frecuencia, se adapta a las situaciones en las que se requiere aplicar una fuerza y que esta sea retornada en forma de energía. Siempre están diseñados para ofrecer resistencia o amortiguar las solicitaciones externas.
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7. ¿porque debe ser evaluada el diseño de las máquinas ?

   • En los últimos tiempos, se ha empezado a hablar del concepto de confiabilidad, en la medida que se comprendió que no era suficiente lograr una alta disponibilidad, sino también disminuir al mínimo la probabilidad de falla de las máquinas críticas durante la operación, es decir lograr conseguir una alta confiabilidad. Las consecuencias de una falla pueden ir desde el lucro cesante o pérdida de producción, pasando por las horas hombre improductivas de operaciones, hasta la degradación y rotura de las propias máquinas. Una alta disponibilidad no implica necesariamente una alta confiabilidad, pero una alta confiabilidad si implica una buena disponibilidad y seguridad, en la medida que la maquinaria, el proceso o equipos, presentan una baja probabilidad de falla. Para el caso de la maquinaria pesada, la confiabilidad será el producto de la confiabilidad individual de cada sistema que la compone.

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