Libro Dise No m Aquinas

8/16/2019 Libro Dise No m Aquinas

1/302

LIBRO DE DISEÑO DE MÁQUINAS

Unidad académica: Ingenierías

Facultad: Facultad de Ingeniería MecánicaAutor: Andrés Castaño Posada

Hern´n Darío Moreno Ramirez

LI R! D" DI#"$! D" M%&'I(A#

A(DR)# CA#*A$! P!#ADAH"R(%( DAR+! M!R"(! RAM+R",

'(I-"R#IDAD P!(*IFICIA !LI-ARIA(AFAC'L*AD D" I(."(I"R+A M"C%(ICA

M"D"LL+(/001

1


2/302





LI R! D" DI#"$! D" M%&'I(A#

A(DR)# CA#*A$! P!#ADAH"R(%( DAR+! M!R"(! RAM+R",

*ra2a3o de grado 4ara o4tar al título de ingeniero mecánico

Director5'A( MI.'"L -%#&'",

Ingeniero Mecánico

'(I-"R#IDAD P!(*IFICIA !LI-ARIA(AFAC'L*AD D" I(."(I"R+A M"C%(ICA

M"D"LL+(/001

2


3/302





(ota De Ace4taci6n

Presidente Del 5urado

5urado

Medellín7 8 de Agosto del /001

3


4/302





D"DICA*!RIA

A mis seres queridos

que siempre me han apoyado

en todos los momentos difíciles

Hernán Darío Moreno Ramírez

A Juan Felipe Valencia V.,

Además de un excelente ingeniero,

una persona ejemplar

Andrés Castaño Posada

4


5/302





A.RAD"CIMI"(*!#

A nuestros 4adres7 9ue con su es:uerzo ; dedicaci6n


6/302





C!(*"(ID!

Pág>@ "l Proceso De Diseño >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @

@>@ I(*R!D'CCIB( >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> / @>@>@ &ué "s Diseño De Má9uinas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> / @>@>/ 'sos Del Diseño Mecánico >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8

@>/ PR!C"#! D" DI#"$! >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E @>/>@ Re9uerimientos >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> / @>/>/ Resultados "s4erados >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G @>/> Pasos Del Proceso De Diseño >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G

@> DI#"$! PR"LIMI(AR >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G @> >@ Planteamiento Inicial De La (ecesidad >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G @> >/ Re=isi6n Del "stado Del Arte Del Pro2lema >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @00 @> > Recolecci6n De Datos Cuantitati=os Cualitati=os >>>>>>>>>>>>> @0 @> >1 De:inici6n Del Pro2lema >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @/

@>1 DI#"$! %#IC! >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ / @>1>@ Consideraciones De Diseño ásico >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ / @>1>/ Di=isi6n "n #u2sistemas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ 1 @>1> Planteamiento De Alternati=as De #oluci6n De #u2sistemas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @1/ @>1>1 #elecci6n De Alternati=as De #oluci6n >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @11 @>1>8 Integraci6n >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @1G

@>8 DI#"$! D" D"*ALL" >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @8/ @>8>@ Consideraciones Del Diseño De Detalle >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @8/ @>8>/ #elecci6n De "lementos Comerciales >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @8 @>8> #íntesis AnálisisJ Ciclo Iterati=o >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @8G @>8>1 Integraci6n >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @E @>8>8 Planos De "nsam2le De *aller >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @EG

@>E PR!*!*IP!# PR'" A# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ / @>E>@ Prototi4osJ Reales -irtuales KCad d7 Cae7 Cam >>>>>>>>>>>> @ / @>E>/ Prue2as Dinámicas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ 8 @>E> Retroalimentaci6n >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @

6


7/302





@> DI#"$! D"FI(I*I-! >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ 0 @> >@ Diseño De Detalles "stéticos "s4eci:icaci6n De Aca2ados > @ 0 @> >/ Planos De:initi=osJ Detalle7 *aller7 "nsam2le " 4losi6n >>>> @ @> > Construcci6n De La Má9uina KPieza "n #erie >>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ 1

@> CI"RR" D"L PR!N"C*! C!M'(ICACIB( >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ E @> >@ itácora De Diseño >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @ E @> >/ Memorias De Cálculo7 Planos Manuales >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @G0 @> > Patente Registro Comercial >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @G@ @> >1 Catálogos Comerciales >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @G/

@>G I LI!.RAF+A >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @G / Diseño De "lementos De Má9uina a3o Fatiga >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @G

/>@ C!(C"(*RAD!R"# D" "#F'"R,!# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @GG />@>@ De:iniciones ásicas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @GG />@>/ Relaci6n Concentradores O Material >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> /@ />@> Pautas De Diseño Para Ali=iar Concentraciones De "s:uerzos >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> //1

/>/ M"C%(ICA D" FRAC*'RA# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> / 8 />/>@ Introducci6n A La *eoría >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> / 8 />/>/ Factor De Intensidad De "s:uerzo K >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> / 0

/>/> De:ormaci6n "lástica Plástica "n "l orde De La .rieta >>> / G />/>1 *enacidad A La Fractura K >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> /GE />/>8 Intensidad De "s:uerzo -s> *enacidad A La Fractura >>>>>>>>>> 08 />/>E Criterio De Diseño a3o La *eoría De La Mecánica De LaFractura >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 0G

/> FA*I.A >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @G /> >@ Introducci6n A La *eoría De Fatiga >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @G /> >/ Mecanismo De Falla Por Fatiga >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> /1 /> > Diagrama # ( >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G /> >1 Regímenes De Fatiga >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 1@ /> >8 Casos De Fatiga >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 1E /> >E Procedimiento De Diseño a3o "s:uerzos 'nia ialesAlternantes >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8@ /> > Procedimiento De Diseño a3o "s:uerzos 'nia ialesFluctuantes >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 1@ /> > Procedimiento De Diseño a3o "s:uerzos 'nia ialesFluctuantes >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 1 0

/>1 I LI!.RAF+A >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8//

7


8/302





*ransmisi6n .eneraci6nDe Potencia >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8/E

>@ I(*R!D'CCIB( >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8/ >/ C!(#ID"RACI!("# PARA LA #+(*"#I# D" F'"(*"#

*RA(#MI#I!("# D" P!*"(CIA >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8/ > CRI*"RI!# D" #"L"CCIB( D" "L"M"(*!# D" ."("RACIB( D"

P!*"(CIA >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8 G >1 "FICI"(CIA D" *RA(#MI#IB( D" P!*"(CIA >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 818

>8 CRI*"RI!# D" #"L"CCIB( D" "L"M"(*!# D" *RA(#MI#IB( D"P!*"(CIA >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 880 >8>@ Mecanismos Articulados >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 88 >8>/ "3es >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8E@ >8> "lementos De *ransmisi6n Fle i2les >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8E1 >8>1 "ngrana3es >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8EE >8>8 #elecci6n De 'na *ransmisi6n >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8E

>E H!5A# D" DA*!# PARA #I#*"MA# D" P!*"(CIA C!M"RCIAL"# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8

>E>@ Motores "léctricos >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8 >E>/ Reductores >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8 / >E> Motores De Com2usti6n Interna >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8 >E>1 #istema Hidráulico >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8G1 >E>8 Características ásicas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8G1 >E>E Características Com4lementarias >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8GE >E> #istema (eumático >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8G >E> Características ásicas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8G >E>G Características Com4lementarias >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E0@

> A(DA# P!L"A# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E0 > >@ Clasi:icaci6n De andas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E0 > >/ (omenclatura De andas "n Q- >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E@ > > Procedimiento De #elecci6n De andas "n Q- >>>>>>>>>>>>>>>>>> E/8

> CAD"(A# #PR!CS"*# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E80

> >@ (omenclatura De Cadenas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E80 > >/ #4rocTets >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> EE0 > > Dimensionamiento De Cadenas De Rodillos >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> EE8 > >1 Lu2ricaci6n >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E 0 > >8 Procedimiento De #elecci6n De Cadenas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E 1

>G DI#"$! D" "5"# O C!(#ID"RACI!("# C!(#*R'C*I-A# F'(CI!(AL"# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> EG

8


9/302





>G>@ Detalles Constructi=os De "3es >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> EG >G>/ Procedimiento Para "l Diseño De "3es >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 0 >G> Métodos Alternati=os Para Fi3aci6n A ial De Rodamientos

Radiales >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @/ >@0 DI#"$! "5"# O AC!PL"#7 PRI#I!("R!#7 C'$"R!#

R"ACCI!("# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @8 >@0>@ Aco4les >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @8 >@0>/ *ornillos De Fi3aci6n KPrisioneros >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> /0 >@0> Cuñas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> / >@0>1 Cálculo De Fuerzas Reacciones "n Los A4o;os >>>>>>>>>>>>> 8 >@@ I LI!.RAF+A >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 11

1 "lementos De Má9uinas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 1E 1>@ Co3inetes O Rodamientos u3es >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 1

1>@>@ De:iniciones >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 1 1>@>/ #elecci6n De Rodamientos >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 8@ 1>@> Designaci6n De Rodamientos >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> GG 1>@>1 Cálculo De Rodamientos >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @/ 1>@>8 Lu2ricaci6n De u3es >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G 1>@>E Diseño De u3es >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 1

1>/ *ornillos >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G@E 1>/>@ Características ásicas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G@ 1>/>/ *ransmisi6n De Potencia >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G11 1>/> "s:uerzos a3o Carga "stática >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G / 1>/>1 Resistencia a3o Carga "stática >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G 0 1>/>8 Factor De #eguridad a3o Carga "stática >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> GG0 1>/>E Métodos De "=itar "l A:lo3amiento >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> GG@ 1>/> Precarga Fatiga >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> GGE 1>/> Diseño a3o Fatiga 'nia ial >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @0/E 1>/>G Distri2uci6n De Cargas >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @0 8

1> R"#!R*"# >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @01 1> >@ *i4os De Resortes >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @088 1> >/ .eometría De Resortes Helicoidales A Com4resi6n >>>>>>>>>>> @0EE 1> > Diseño De Resortes Helicoidales A Com4resi6n a3o Carga"stática >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @0E

1>1 I LI!.RAF+A >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @@@

9


10/302





LI#*A D" *A LA#

Pág>

*a2la @>@> Recolecci6n De Datos Cualitati=os Cuantitati=os>>>>>>>>>>>> @/E*a2la @>/> -enta3as Des=enta3as>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la /> > Parámetros 4ara el cálculo de en :unci6n de la geometría dela 4ieza la grieta>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />1> -alores De Para Di=ersos Materiales>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />8> Condiciones De Fractura>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />E> Historia De La *eoría De Fatiga>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la /> > Casos De Fatiga>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

*a2la /> > "stimaci6n Del Límite De Resistencia A La Fatiga "nMateriales Ferrosos>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />G> "stimaci6n Del Límite De Resistencia A La Fatiga "nMateriales (o Ferrosos>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />@0> -alores Del Coe:iciente De Carga>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />@@> "cuaciones Para "l Cálculo Del Coe:iciente De *amaño>>>> E*a2la />@/> Parámetros Para "l Cálculo Del Coe:iciente De Aca2ado#u4er:icial>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />@ > "cuaciones Para "l Cálculo Del Coe:iciente De *em4eratura>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />@1> -alores Del Coe:iciente De Con:ia2ilidad>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />@8> Casos De A4licaci6n Del Factor De Concentraci6n De"s:uerzos a3o Carga "stática Fatiga>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la />@E> Constante De (eu2er Para Di:erentes Materiales>>>>>>>>>>>> 10@

10


11/302





*a2la />@ > Casos De A4licaci6n De Factores De Concentraci6n De"s:uerzos>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la >@ > Com4araci6n De andas De *ransmisi6n De Potencia>>>>>>E01*a2la >@G> *amaños Ca4acidades De *ornillos Prisioneros>>>>>>>>>>>> /*a2la >/0> *amaños De Cuñas Cuadradas Recomendadas "n Funci6nDel Diámetro Del "3e>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la 1>/@> Factores U N Para Rodamientos Radiales a3o Carga

Com2inada>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la 1>//> Procesos De "ndurecimiento Recu2rimiento #u4er:icial DeMetales>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la 1>/ > Características De Métodos De Lu2ricaci6n "n Co3inetes>> E*a2la 1>/1> -alores De As4ereza *í4icos Para Di:erentes Procesos DeMa9uinado>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la 1>/8> .eometría De *ornillos "stándar "n #istemas '(# " I#!>G/8*a2la 1>/E> .eometría De La Rosca Cuadrada ACM">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> G8/*a2la 1>/ > Resistencia De Prue2a a3o Carga "stática a3o (orma #A">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la 1>/ > Resistencia De Prue2a a3o Carga "stática a3o (orma I#!>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>*a2la 1>/G> Factores De Concentraci6n De "s:uerzo a3o Fatiga>>>>>>>@0 @*a2la 1> 0> Coe:icientes " 4erimentales Para "l Cálculo De >>>>>>>>>>>>@0 8*a2la 1> @> Factor De Porcenta3e >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

LI#*A D" FI.'RA#

11


12/302





Pág>Figura @>@> Proceso De Diseño KCa3a (egra Con #us Re9uerimientos Resultados "s4erados>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura @>/> "ta4as Del Proceso De Diseño>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura @> > Di=isi6n De 'na Má9uina "n #u2sistemas ásicos "senciales>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Figura />1> Distri2uci6n De "s:uerzos "n Presencia De Concentradores>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />8> Concentrador De "s:uerzos "lí4tico>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />E> Distri2uci6n De "s:uerzos #egVn 'nigra4>>>>>>>>>>>>>> /@8Figura /> > .rá:ica Para "l Cálculo De KPlaca Plana7 *ransici6n De %reaCon Filete7 Momento Flector Puro >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura /> > Diagrama "s:uerzo De:ormaci6n> A Material DVctil X Material Frágil>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />G> Alternati=as De Diseño Para Ali=iar La Concentraci6n De"s:uerzos"n "l Asiento De 'n Rodamiento>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />@0> .rá:ica7 "cuaci6n *a2la Para "l Cálculo Del Factor DeConcentraci6n De "s:uerzos"n 'na Placa Plana Finita Con Cam2io De #ecci6n #ometida A CargaA ial>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />@@> .rá:ica De "s:uerzos Para La Pieza Del "3em4lo />@7!2tenida "n 'nigra4>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />@/> .eometría Rodamiento E/@87 !2tenido Del CatálogoInteracti=o "n Línea De La #SFW>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />@ > .rá:ica7 "cuaci6n *a2la Para "l Cálculo Del Factor DeConcentraci6n De "s:uerzos"n 'n "3e Con Cam2io De #ecci6n #ometida A *or9ue "stático>>>>>>>>> /8GFigura />@1> .rá:ica De "s:uerzos Para La Pieza Del "3em4lo />/7!2tenida "n 'nigra4>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

12


13/302





Figura />@8> Modos De Carga a3o Los Cuales Puede Crecer 'na .rieta>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />@E> "s:uerzos en la 4unta de la grieta en coordenadas 4olares en :unci6n del :actor de intensidad de es:uerzo >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> /Figura />@ > *amaño De La ,ona Plástica Delante De La Punta De La.rieta>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />@ > "stados De "s:uerzos "n La ,ona Plástica>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>/G

Figura />@G> Platina Con .rieta "n "l orde>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />/0> Diagrama De Yo>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />/@> De:ectos De La "structura Cristalina K-acante> Inclusi6n Distorsi6n >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />//> Ca=idad Por Contracci6n olsas De .as "n Piezas DeFundici6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />/ > Condici6n De Carga Com4letamente Alternante "n 'n "3e>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />/1> Diagrama de Y>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />/8> .rá:icas De "s:uerzos Dinámicos>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />/E> "3em4lo De "3e a3o Carga Com2inada>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> EFigura />/ > %rea G8 De 'na #ecci6n Circular>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />/ > %rea G8 Para #ecciones (o Circulares>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura />/G> Diagrama de Y>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura /> 0> Com4araci6n "ntre "l Factor De Concentraci6n De "s:uerzos

La #ensi2ilidad ALas Muescas Con Res4ecto Al Radio De La Muesca>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>1Figura /> @> .rá:icas De "s:uerzos DinámicosJ A *otalmenteAlternantes Fluctuantes>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura /> /> #u4er:icie De Falla .eneralizada Para 'n Material Ferroso Planos De Pro;ecci6n

13


14/302





FuenteJ (!R*!(7 Ro2ert L> Diseño De Má9uinas> Mé icoJ Prentice Hall7@GGG> 4>1@@>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura /> > Diagrama de .oodman o de =ida constante K J líneas de:alla 4ara es:uerzos :luctuantes>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura /> 1> -istas De La Pieza Del "3em4lo />1>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura /> 8> "stados De "s:uerzos Del "3em4lo />1> "n Los DiagramasDe Yo>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Figura /> E> Factores De #eguridad a3o "s:uerzos Fluctuantes "n "lDiagrama De .oodman>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura /> > "3em4lo De Pieza #ometida A 'n "stado De "s:uerzosMultia ial>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura /> > Diagrama de .oodman a =ida in:inita 4ara el 4unto a 2Kgrá:icos o2tenidos en Matla2 >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura > G> Rangos Com4arati=os De *or9ue -elocidades DeDi:erentes "lementos De *ransmisi6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura >10> Con:iguraci6n A2ierta De 'na anda "stado De "s:uerzosAsociado>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura >1@> Di:erentes Con:iguraciones Para andas Planas>>>>>>>>>>>>> E@1Figura >1/> (omenclatura De 'na anda Polea Dentada>>>>>>>>>>>>>> E@Figura >1 > (omenclatura De 'na Cadena De Rodillos>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> E8Figura >11> .eometría De 'n #4rocTet>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura >18> "lementos De 'na Cadena De Rodillos>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> EGFigura >1E> (omenclatura De 'na Cadena De Rodillos #4rocTet>>>> EG1Figura >1 > Cadena De Rodillos "stándar7 Para *ra2a3o Pesado #inRodillos>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura >1 > Cadenas De "sla2ones "scalonados7 De Paso Do2le ConAda4tador Para *rans4orte>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura >1G> Cadena De Pines Huecos7 Con Ada4tador De *rans4orte De *i4o Fle i2le>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura >80> -arios Métodos De #u3eci6n De "lementos A Flec>>>>> 0/

14


15/302





Figura >8@> Métodos Alternati=os Para La Fi3aci6n De Rodamientos>>> @1Figura 1>8/> Rodamientos Radiales Con Di=ersos "lementos Rodantes 81Figura 1>8 > Rodamientos A iales Con Di=ersos "lementos Rodantes> 8Figura 1>81> Com4araci6n De *amaño Radial>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>88> Com4araci6n De Ca4acidad De Carga Radial>>>>>>>>>>>>>>>>> EFigura 1>8E> Carga Media "9ui=alente Para Dos Casos De Carga -aria2le>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>8 > Rodamientos Con Ca4acidad De Carga Com2inada>>>>>>>>> /Figura 1>8 > Rodamientos Con Ca4acidad De Momento>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>8G> Rodamientos Autoalineantes>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>E0> Rodamientos Con Ca4acidad De Des4lazamiento A ial>>>Figura 1>E@> Rodamientos Para "3es C6nicos>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>E/> Designaci6n ásica De Rodamientos a3o (orma I#!>>>>> @0Figura 1>E > Correlaci6n "ntre Porcenta3e De Fallos Carga Relati=a> @EFigura 1>E1> Co3inetes De AireJ Rotatorios7 Lineales Mi tos>>>>>>>>>>>> 18Figura 1>E8> Co3inetes De Aire Porosos> Partes ásicas Prue2a DeInmersi6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>EE> Co3inetes De Aire Porosos> Com4araci6n De Per:iles DePresi6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>E > Iz9uierdaJ .rá:ica Com4arati=a De -iscosidades De .ases Lí9uidos>Derec>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>E > A4licaciones Ha2itualmente Lu2ricadas Con .rasa>>>>>>>>> 88

Figura 1>EG> "ta4as De Lu2ricaci6n7 "3e O u3eJ Lu2ricaci6n Margina7Mi ta Com4leta>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> 0> Fricci6n "n Cada 'na De Las "ta4as De Lu2ricaci6n>>>>>>>Figura 1> @> .eometría De 'n *ornillo De Rosca *riangular>>>>>>>>>>>>>> G/0Figura 1> /> Mecanismo De *ornillo>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

15


16/302





Figura 1> > .eometría De Roscas Clásicas Para *ransmisi6n De Potencia>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> 1> Diagrama "stático De 'na *uerca #o2re 'n Filete De RoscaCuadrada>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> 8> Diagrama "stático De 'na *uerca #o2re 'n Filete De RoscaACM">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> E> Identi:icaci6n De *ornillos #egVn "l .rado ! Clase>>>>>>>> GG0

Figura 1> > Métodos Para "=itar "l A:lo3amiento>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> > 'ni6n Pernada Con Agu3ero Pasante>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @0Figura 1> G> #im4li:icaci6n Del %rea De 'n Con3unto De Piezas Pernadas>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> 0> Idealizaci6n De 'na 'ni6n Pernada Con Precarga>>>>>>>>>@00GFigura 1> @> ":ecto De La Precarga "n 'n *ornillo a3o Carga -aria2le>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> /> De:le iones "n "l *ornillo "l Material De2ido A LaPrecarga La Carga " terna>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Figura 1> > "s:uerzos Alternantes #o2re "l *ornillo Las Piezas>>>>>@0/GFigura 1> 1> "9ui=alencia De 'na Carga " céntrica #o2re 'na 'ni6nPernada>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> 8> Fuerzas Resultantes #o2re Cada *ornillo>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>@018Figura 1> E> Resortes "n Paralelo "n #erie>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1> > Resortes Helicoidales De Com4resi6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @0Figura 1> > Resortes Helicoidales De " tensi6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @Figura 1> G> arra de e tensi6n resorte>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Figura 1>G0> Resortes De *orsi6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>G@> Roldanas de resorte>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>G/> Resorte De -oluta>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>G > Resorte en :orma de =iga>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>G1> Resorte De "nergía ! De Motor>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

16


17/302





Figura 1>G8> Resorte De Fuerza Constante>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>GE> .eometría De 'n Resorte Helicoidal>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> @0Figura 1>G > .rá:ica Para "l Cálculo DeFuenteJ (!R*!(7 Ro2ert L> Diseño De Má9uinas> Mé icoJ Prentice Hall7@GGG> 4> @G>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>G > "s:uerzos Cortantes #o2re 'n Resorte Helicoidal ACom4resi6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Figura 1>GG> Distri2uci6n De "s:uerzos De Cortante Directo A *ra=és DeLa #ecci6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>@00> Distri2uci6n De "s:uerzos Cortante A La *orsi6n A *ra=ésDe La #ecci6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>@0@> "s:uerzos Cortantes Directos A La *orsi6n Com2inados>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>@0/> ":ecto De La Concentraci6n De "s:uerzos "n "l ordeInterno>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>@0 > Con:iguraci6n De Los " tremos De Los Resortes>>>>>>>> @@0

Figura 1>@01> (omenclatura De Longitudes N De:ormaciones De 'nResorte Helicoidal A Com4resi6n>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Figura 1>@08> Análisis De Pandeo Para ResortesFuenteJ (!R*!(7 Ro2ert L> Diseño De Má9uinas> Mé icoJ Prentice Hall7@GGG> 4> / >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

R"#'M"(

Como :ruto de la e 4eriencia docente ; 4ráctica de =arios años delos 4ro:esores de la materia de Diseño de Má9uinas7 se está

17


18/302





4re4arando un li2ro o te to guía 4ara dic"ste li2ro recoge no s6lo las teorías ; 4rocedimientos clásicos dediseño ; selecci6n de elementos de má9uina7 sino 9ue tam2ién losre=isa7 actualiza ; com4lementa con las

Merece es4ecial menci6n el én:asis 9ue se le 9uiere dar al so:tZare#olid "dge como


19/302





1.1 INTRODUCCI N

1.1.1!"ué Es Diseño De#$%uinas&

Diseñar =iene del latín designare 9ue signi:ica designar7 marcar[en un sentido más am4lio se traduce como delinear7 trazar74lanear una acci6n7 conce2ir7 in=entar>

"l diseño de ingeniería se 4uede de:inir como Qel 4roceso dea4licar las di=ersas técnicas ; 4rinci4ios cientí:icos con el o23eto dede:inir un dis4ositi=o7 un 4roceso o un sistema con su:icientedetalle 4ara 4ermitir su realizaci6n >"l diseño de ingeniería a2arca =arios cam4os7 entre ellos el diseñode má9uinas7 o23eto de este curso> 'na má9uina 4uede de:inirsecomo un a4arato :ormado de unidades interrelacionadas llamadaselementos de má9uina7 9ue están dis4uestas con el o23eto detrans:ormar mo=imientos ; :uerzas> "sta relaci6n entre :uerzas ;mo=imiento distingue el diseño de má9uinas del de estructuras[en este Vltimo s6lo se consideran :uerzas estáticas7 mientras 9ue4ara el 4rimero7 se inclu;e además el análisis de las cargasdinámicas asociadas al mo=imiento7 masa ; geometría de cadaelemento[ de a9uí la im4ortancia de los 4rerre9uisitos de lamateria>

1.1.' Usos Del Diseño#ec$nico

• Para la manu:acturaJ 4rocesos 4ara la creaci6n de má9uinas o 4artesde má9uinas>

• Para el ensam2leJ de 4iezas comerciales con o sin 4iezasmanu:acturadas>

• Rediseño ergon6micoJ me3oramiento de 4iezas dirigido a lacomodidad>

• Programas de mantenimientoJ 4rocedimientos7 :recuencias74arámetros7 reem4lazos>

19


20/302





• Para el recicla3e ; reutilizaci6nJ se4araci6n7 4rocesamiento ;remanu:actura de 4iezas>

1.' PROCE(O DE DI(E)O"s una secuencia l6gica de 4asos 9ue sigue el diseñador a 4artirde ciertos datos de entrada7 4ara o2tener la soluci6n de ingenieríamás 4ráctica ; :uncional 9ue satis:aga un 4ro2lema 4articular> "l4roceso es en esencia un e3ercicio de creati=idad ; a4licaci6n deconocimientos7 4ero re9uiere de un método estricto ; organizado9ue :acilita7 4ero no garantiza7 la o2tenci6n de resultados>Al De Desde el 4unto de =ista del4ro;ecto de ingeniería7 el 4roceso consume una gran =ariedad derecursos Ktangi2les e intangi2les ; se es4era o2tener de él 2ienes7ser=icios ; conocimientos con =alor agregado>"n este 4unto ca2e señalar 9ue el alcance de este te to no inclu;ela discusi6n de la metodología de 4ro;ectos de ingeniería7 loscuales son muc


21/302





Fi*ura 1.1. Proceso De Diseño +Ca,a Ne*ra- Con (usRe%uerimientos Resultados Es/erados

1.'.1Re%uerimientosLos re9uerimientos 2ásicos ; esenciales 4ara iniciar un 4ro;ectode diseño se 4ueden agru4ar en cinco as4ectosJ

1.'.1.1Necesidad"l 4rimer 4aso consiste7 como se =erá más adelante7 en identi:icaruna necesidad 2ásica 9ue re9uiera soluci6n 4or medio del diseñomecánico[ luego se de2e com4lementar este 4lanteamiento inicialcon más in:ormaci6n so2re las restricciones ; re9uerimientos4articulares del 4ro2lema>

1.'.1.'#oti0aci nComo en toda em4resa 7 4ero tam2ién se de2ería tener 4asi6n 4or el diseño7 4ara9ue el ingeniero guste de su 9ué

21


22/302





1.'.1.2Creati0idad'na im4ortante com4onente7 relegada en las aulas de clase7ignorada en los cursos técnicos7 4ero necesaria 4ara

1.'.1.3Conocimiento"n este as4ecto se agru4an los sa2eres cientí:icos Kte6ricos 7ingenieriles Ka4licados ; técnicos K4rácticos ; o4erati=osnecesarios 4ara a2ordar el 4ro2lema 4articular[ no esindis4ensa2le K; a =eces es im4osi2le sa2er todo lo necesariodesde un comienzo7 4or lo cual se de2e tener acceso constante a:uentes de in:ormaci6n7 tanto cientí:ica ; técnica como comercial[igualmente es necesario 9ue el ingeniero cuente con destrezas enel uso de

1.'.1.4RecursosMateriales Kmaterias 4rimas7 insumos7 locaciones7 má9uinas 7 "n 4ro;ectos de ingeniería se =erála com4le3idad de la 4laneaci6n7 organizaci6n7 e3ecuci6n ; controlde los recursos7 lo cual su4era usualmente la di:icultad del4ro2lema de diseño en sí mismo>Resumiendo lo anterior7 se 4uede decir 9ue 4ara solucionar todo4ro2lema de ingeniería es necesario sa2er


23/302





1.'.'.1(oluci nConsiste en el diseño :inal a4ro2ado de un elemento de má9uina74roducto7 má9uina o 4roceso 4roducti=o[ inclu;e 4lanos7 4rototi4o=irtual7 construcci6n ; 4rue2a de al menos un 4rototi4o real ;es4eci:icaciones del 4roceso de manu:actura 4ara su 4roducci6nen serie>

1.'.'.'(atis5acci n O Dece/ci n"n :unci6n del é ito o :racaso de la soluci6n7 se con=ierte en lamoti=aci6n K4ositi=a o negati=a 4ara continuar con los ciclos4osteriores de diseño 4ara me3orar la soluci6n>

1.'.'.2Conocimiento Nue0o"l 4roceso de diseño de3a in:ormaci6n 9ue antes no se tenía ani=el cientí:ico7 ingenieril7 técnico ; comercial7 a lo cual se le llamae 4eriencia ; TnoZ "ste conocimiento se res4alda mediantedocumentaci6nJ memorias de cálculo7 manuales de instalaci6n7o4eraci6n ; mantenimiento7 2i2liogra:ía7 in:ormaci6n comercial7etc>

1.'.'.3Recursos RemanentesDel 4roceso de diseño 4ueden 9uedar algunos materiales einsumos sin usar7 4ero tam2ién acti=os como má9uinas ;

"s mu; im4ortante 9ue el diseñador7 a lo largo del 4roceso7 tengasiem4re en cuenta la meta 4rinci4al 9ue es el logro de unasoluci6n :acti2le ; =ia2le[ 4ero tam2ién es im4ortante 9ue se4a

23


24/302





=alorar ; a4ro=ec

1.'.2Pasos Del Proceso DeDiseño

• Diseño Preliminar− Planteamiento inicial de la necesidad>− Re=isi6n del estado del arte del 4ro2lema>− Recolecci6n de datos cuantitati=os ; cualitati=os>− De:inici6n del 4ro2lema>

• Diseño 6$sico− Di=isi6n en su2sistemas>− Planteamiento de alternati=as de soluci6n de su2sistemas>− #elecci6n de alternati=as de soluci6n>− Integraci6n de su2sistemas>

• Diseño De Detalle− #elecci6n de elementos comerciales>− #íntesis ; análisis de 4iezas manu:acturadas>− Integraci6n de elementos ; su2sistemas>

−Planos de ensam2le ; de taller>

• Prototi/os Prue7as− Prototi4osJ =irtuales KCAD D7 CA"7 CAM ; reales>− Prue2as estáticas ; dinámicas>− Retroalimentaci6n>

• Diseño De5initi0o− Planos de:initi=osJ detalle7 taller7 ensam2le ; e 4losi6n>− Diseño de detalles estéticos ; es4eci:icaci6n de aca2ados>− Construcci6n de la 4ieza en serie>

• Comunicaci n− itácora de diseño>− Memorias de cálculo ; 4lanos>− Manuales de instalaci6n7 o4eraci6n ; mantenimiento>− Patente ; registro comercial>− Catálogos comerciales>

24


25/302





Fi*ura 1.'. Eta/as Del Proceso De Diseño

1.2 DI(E)O PRE8I#INAR

1.2.1Planteamiento Inicial De8a Necesidad

#urge del reconocimiento de una necesidad en cual9uier cam4o dela acti=idad La am4lia =ariedad de 4ro2lemas 4uedea2arcar desde lo cotidiano *am2ién con :recuencia7 esta 4ersona no sa2ede:inir 2ien su in9uietud ;Xo ni si9uiera tiene idea de lo 9ue9uiere[ aclarar lo 9ue se está 2uscando es la 2ase de 4artida de lasoluci6n> Ante esto el diseñador7 o3ala en con3unto con el cliente7de2e am4liar su conocimiento so2re el tema>

1.2.'Re0isi n Del Estado DelArte Del Pro7lema

"n todo 4ro;ecto de diseño de una má9uina industrial7 esindis4ensa2le recolectar toda la in:ormaci6n 4osi2le antes deem4ezar a tomar decisiones[ 4or ello7 a la eta4a de diseño 2ásico

25


26/302





Kconce4tual se ante4one esta eta4a de diseño 4reliminar dondese 4lantean dos interrogantesJ 9ué in:ormaci6n es rele=anteconocer 4ara en:rentar el diseño ; d6nde se le 4uede "staeta4a se resume esencialmente en la 2Vs9ueda e terna dein:ormaci6n so2re soluciones e istentes a la necesidad 4lanteada>#u46ngase 9ue 'sted tra2a3a 4ara una em4resa dedicada a uncam4o mu; es4ecí:ico de la industria7 4or e3em4lo ascensores decarga ; 4asa3eros> (ormalmente todos los clientes lo consultanso2re esta materia ; 'sted ;a cuenta con la ca4acitaci6n ;e 4eriencia su:icientes como 4ara sa2er todo lo 9ue necesita 4araa2ordar directamente el 4ro2lema ; asesorar al cliente mediantecatálogos> "so es lo ideal>A "s im4osi2le ser un es4ecialista en todos loscam4os ; a4licaciones7 4or lo 9ue ante un 4ro;ecto en 4articular7el segundo 4aso es >• *e tos so2re la a4licaci6n es4ecí:ica K >• C6digos ; normas>• Planos ; catálogos de 4roductos comerciales Ksi los • *ecnología de 4unta Kinternet es una e celente :uente >• -isitas a em4resas>• Asesoría de e 4ertos7 4or lo cual es indis4ensa2le entre=istarse con el

4ersonal técnico del cliente7 ; si la a4licaci6n así lo e ige7 :ormar ungru4o multidisci4linario K9uímicos7 eléctricos electr6nicos7 tecn6logos7etc> >

Como :ruto de estas consultas7 el ingeniero de diseño de2ead9uirir un ni=el mínimo de es4ecializaci6n en el tema7 9ue le4ermita sol=entar todas las in9uietudes 9ue 4uedan surgirle tantoal cliente como a él mismo> *ras esta eta4a se 4uede decidir 9ue

26


27/302





una soluci6n comercial e istente es lo 9ue necesita el cliente ; 9ueno se 3usti:ica entrar en un 4roceso de diseño 9ue resulte máscostoso ; no garantice su adecuaci6n a todos los re9uerimientos ;restricciones 4articulares del 4ro2lema> *am2ién es :acti2le 9uesolo se re9uiera integrar su2sistemas comerciales ; ada4tarlos alas es4eci:icaciones> Pero en el caso más general7 se de2eráa2ordar un diseño 4ro4io7 muc #in em2argo7 entre más e


28/302





La siguiente lista de =eri:icaci6n7 donde a4arecen la ma;or 4artede las =aria2les ; as4ectos más comunes en el diseño de unamá9uina industrial7 constitu;e una guía 4ara el diseñador 9ue lea;uda a no de3ar de lado in:ormaci6n =ital 4ara su tarea> Recuerde9ue esta lista es s6lo una guía general7 de manera 9ue en un4ro2lema 4articular no todos los ítems a4lican de igual manera eincluso 4ueden necesitarse datos adicionales>

1.2.2.1Estudio Del Proceso"sta 4rimera 4arte de la lista de =eri:icaci6n sir=e 4ara 9ue eldiseñador conozca el 4roceso7 :amiliarizándose con los as4ectosmás generales 4ara luego 4ro:undizar en los detalles técnicoses4ecí:icos 9ue determinarán el diseño de la má9uina> "l o23eti=oes 9ue el diseñador se con=ierta si le es 4osi2le en un Qe 4ertoconocedor del 4roceso7 de manera 9ue ad9uiera los conocimientos; criterios necesarios 4ara tomar decisiones de diseño acertadas>

@> > >@>@!23eti=os Del Proceso

"nunciado general ; concreto de la raz6n de ser del 4roceso>@> > >@>/Descri4ci6n .eneral Del Proceso" 4licaci6n glo2al del 4rocesoJ 4rinci4ios :ísicos ; 9uímicosa4licados7 secuencia de o4eraciones ; sus =ariantes7 ma9uinariautilizada en cada eta4a7 =aria2les del 4roceso7 etc>

@> > >@> -aria2les Del ProcesoResumen de los di:erentes re9uerimientos ; restricciones7 o 2ien7necesidades ; :actores limitantes del 4roceso entendido como un

todo>1. . .1. .1Varia!les "ualitati#as

• *i4o de 4rocesoJ continuo o 4or lotes>• *i4os ; características cualitati=as de las materias 4rimas e insumos[

condiciones 9ue im4lican re4rocesamiento>

28


29/302





• *i4os ; características cualitati=as del 4roducto terminado>• Má9uinas em4leadas en cada eta4a del 4roceso[ identi:icaci6n de

eta4as críticas Kcuellos de 2otella >• Fuentes 4rimarias tí4icas de energía dis4oni2lesJ eléctrica7 9uímica7

térmica7 • #er=icios 4V2licos dis4oni2les ; re9ueridosJ electricidad7 agua7

alcantarillado>• #er=icios industriales dis4oni2les ; re9ueridosJ aire com4rimido7

=a4or7 iluminaci6n7 =entilaci6n7 trans4orte de materiales en 4lanta[4rocesamiento ; dis4osici6n de desec

• Localizaci6n del 4rocesoJ zona rural o ur2ana7 2a3o tec

• Re9uerimientos ; restricciones 4ara la o4eraci6n ; el mantenimiento[ca4acitaci6n de o4erarios>

• Re9uerimientos de control ; automatizaci6n>• (ormati=idad técnica>• (ormati=idad legal Klicencias am2ientales7 seguridad la2oral7 etc> >

1. . .1. .$Varia!les "uantitati#as

• Ratas tí4icas de 4roducci6nJ 4ara 4rocesos continuos se 4uedee 4resar en masa o =olumen 4or unidad de tiem4o[ 4ara 4rocesos 4orlotes es4eci:icar ca4acidad o cantidad 4or lote7 ; nVmero de lotes 4orunidad de tiem4o>

• Características cuantitati=as del 4roductoJ 4eso7 =olumen7 dimensiones2ásicas7 com4osici6n7 densidad7 etc>

• Cantidades de materias 4rimas e insumos consumidos 4or unidad de4roducci6n>

• Cantidades de su24roductos ; desec

• Flu3os de material entre eta4as>• Demanda energética 4or unidad de 4roducci6n>• Consumos de ser=icios 4V2licos e industriales totales ; 4or eta4as>• %reas dis4oni2les ; re9ueridasJ 4ara instalaci6n de 4rocesos7 tránsito

de materiales ; o4erarios7 almacenamiento7 etc>• Condiciones am2ientalesJ tem4eratura7 4resi6n7 • (Vmero de o4erarios>

29


30/302





1.2.2.'Estudio De 8a #$%uina"n esta 4arte se 4retende 4ro:undizar ; 4articularizar lain:ormaci6n recogida en el 4unto anterior7 4ero a "n ciertos casos unamá9uina "n otros casos7 un4roceso com4rende =arias eta4as7 en cada una de las cuales seutiliza una o más má9uinas7 ; el diseño se de2e adelantarindi=idualmente 4ara cada una de ellas>

@> > >/>@!23eti=o De La Má9uina"nunciado de la :unci6n de la má9uina dentro del 4roceso>

@> > >/>/Descri4ci6n .eneral De #u Funcionamiento" 4licaci6n de la secuencia de 4asos 9ue realiza la má9uina desdela entrada de materia 4rima Puede ser necesario tener en cuenta las condicioneso restricciones 9ue im4onen las eta4as 4re=ias ; 4osteriores>

@> > >/> -aria2les De DiseñoLas =aria2les de 4roceso identi:icadas 4re=iamente7 a A 4arte de las ;anom2radas7 de2en tenerse en cuenta las siguientes>

1. . .$. .1Varia!les "ualitati#as

• *i4os de má9uinas e istentesJ e 4licar sus di:erencias7 =enta3as ;des=enta3as com4arati=as>

• Funciones o grados de li2ertad re9ueridos>• Métodos de alimentaci6n ; descarga>• Fuentes tí4icas de 4otencia>• "lementos de transmisi6n tí4icos>• Mecanismos :uncionales>• Materiales de construcci6n>• Dis4osici6n estructural de la má9uinaJ

30


31/302





• (ecesidad de control ; automatizaci6n>• (ecesidad de elementos de 4rotecci6n estructural7 :uncional7 eléctrica7

etc>• Re9uerimientos de ensam2le7 instalaci6n7 o4eraci6n ; mantenimiento>

1. . .$. .$Varia!les "uantitati#as

• Potencias ; ca4acidades tí4icas o estándares Kconsultar catálogos demá9uinas comerciales >

• -elocidades7 :uerzas ; tor9ues tí4icos de o4eraci6n>• Dimensiones 2ásicasJ área en 4lanta Kteniendo en cuenta no s6lo elárea neta 9ue ocu4a la má9uina7 sino tam2ién necesidades de tránsito; mantenimiento 7 altura má ima7 ele=aci6n desde el 4iso[ longitud de2ancada mínima7 distancias entre e3es7 diámetros de =olteo7am4litudes de giro7 etc>

• Rangos tí4icos de =aria2les de 4rocesoJ 4resi6n7 tem4eratura7 :lu3o7ni=el7 densidad7

• Ratas es4ecí:icas de 4roducci6n>• Características es4ecí:icas de materias 4rimas ;Xo 4roductos

terminados>• Consumos es4ecí:icos de ser=icios 4V2licos e industrialesJ electricidad7

agua7 alcantarillado7 aire com4rimido7 =entilaci6n7 etc>• (Vmero de o4erarios>• -ida Vtil ; :recuencia de utilizaci6n7 tiem4os de o4eraci6n K4or

e3em4loJ @0 años7 00 díasXaño7 / turnos diarios de

#e reitera 9ue este listado de =aria2les es solamente una guía74ues cada má9uina es di:erente ; tiene condiciones 4articulares9ue otra má9uina no tiene[ ; es allí 4recisamente donde lare=isi6n del estado del arte co2ra im4ortancia 4ara 9ue eldiseñador 4ueda identi:icar todas las características rele=antes del

diseño>Finalmente se recomienda 4re4arar un cuestionario en :orma deta2la antes de cada entre=ista con el cliente con el :in de nodi=agar ; a4ro=ec


32/302





in:ormaci6n o2tenida> A continuaci6n se muestra un e3em4lo de un:ormato de ta2la 4ara la recolecci6n de datos cualitati=os ;cuantitati=osJ

32


33/302





Ta7la 1.1. Recolecci n De Datos Cualitati0os Cuantitati0os

9 ARIA68E( DE(CRIPCI N CUA8ITATI AA8ORE( CUANTITATI O(

UNIDAD minV maxV nomV

@/

1

8

1.2.3De5inici n Del Pro7lema"l 4lanteamiento de la necesidad es di:erente a la de:inici6n del4ro2lema> Como se mencion67 la necesidad usualmente se 4lanteaen términos =agos ; generales7 4ero una =ez reunida toda lain:ormaci6n descrita anteriormente7 el diseñador 4uede entoncesretomar ese 4lanteamiento inicial ; de:inir un 4ro2lema deingeniería estructurado7 enunciado de :orma concreta7 o23eti=a ;en términos técnicos> Puesto 9ue un 4ro2lema 4uede tenerdi:erentes soluciones7 la de:inici6n del 4ro2lema e ige tomar las4rimeras decisiones de diseño7 al Resulta Vtil 9ue 4arte de este en:o9ue de la soluci6n K9ue 4ora


34/302





a mano alzada7 :ruto del conocimiento ad9uirido en los 4asosanteriores> "stos 2ocetos tam2ién a;udan al diseñador acomunicar sus ideas al cliente 4ara 9ue este 4lantee sus conce4tosal res4ecto ; las a4rue2e>"n este 4unto el diseñador solo tiene ideas ; 4uede ignorartoda=ía muc Res4uestas a las 4reguntas c6mo7 cuándo7d6nde ; a 9ué costo7 4ueden darse s6lo con el desarrollo del4roceso ; es 4osi2le e ine=ita2le 9ue de2a =ol=er atrás 4ara seguirin=estigando ; re4lantear o23eti=os> "s muc


35/302





manu:acturada Kde4endiendo entre otros :actores7 de la marca omodelo >

1.3.'Di0isi n En (u7sistemas#egVn el 4lanteamiento cientí:ico de Descartes7 todo 4ro2lema72ien sea grande o 4e9ueño7 se de2e di=idir en 4artes7 solucionarseen :orma Qse4arada ; luego integrarse> A esto se le llama elmétodo de análisis ; síntesis7 9ue a4licado al diseño mecánico74lantea inicialmente la necesidad de di=idir la má9uina ensu2sistemas :uncionales>"n 4rinci4io7 los su2sistemas 4ueden =erse como ca3as negras7 esdecir7 con3untos de elementos 9ue aVn no se sa2e 9ué son o 9uécontienen7 4ero sí 9ué :unci6n cum4len[ entre los su2sistemase isten entonces :lu3os Krelaciones de energía7 materia ;Xoin:ormaci6n> Cada su2sistema re9uiere un 4roceso de diseñoKsíntesis ; análisis inde4endiente> La designaci6n de lossu2sistemas de2e


36/302





Fi*ura 1.2. Di0isi n De Una #$%uina En (u7sistemas6$sicos Esenciales'n e3em4lo 2ásico de di=isi6n de su2sistemas es el siguienteJ• C• Fuente de 4otencia mecánica Kmotor >• *ransmisi6n de 4otencia>• Mecanismos ; actuadores>• #istema • #istema eléctrico>• Controles ; elementos electr6nicos>• "lementos de seguridad>• Cu2iertas ; elementos estéticos>"s con=eniente usar es9uemas ; 2os9ue3os como a;uda 4ara la

de:inici6n de los su2sistemas ; de los elementos 9ue losconstitu;en> Por e3em4lo7 si se tiene una idea 2ásica del con3unto; sus dimensiones 2ásicas a 4artir de una má9uina e istente o unconce4to de:inido de ella7 4uede intentarse una distri2uci6nes4acial 4reliminar 4or medio de 2ocetos KsTetc


37/302





a;udan 4or su 4arte a de:inir las relaciones de de4endencia entrelos su2sistemas>Para el su2siguiente 4lanteamiento de alternati=as ; selecci6n desoluciones7 se de2e seguir un orden recomendado entre losdi:erentes su2sistemas> #iem4re de2e analizarse 4rimero lossu2sistemas :uncionales o actuadores7 4or9ue todos los demáselementos de la má9uina de2en su4editarse al cum4limiento de la:unci6n 4rinci4al de la má9uina> Luego se sigue con las :uentes de4otencia7 los sistemas de transmisi6n7 sistemas de 4rotecci6n ;control Ksi e isten ; 4or Vltimo el su2sistema estructural> Pore3em4lo7 si se elige un 4ist6n


38/302





1.3.3(elecci n De Alternati0asDe (oluci n

A =eces ocurre 9ue entre un nVmero limitado de o4ciones7 es :ácildistinguir entre las a2surdas o de im4osi2le realizaci6n7 de las 9ueson =ia2les ; entre estas Vltimas7 la más con=eniente ; 64tima> "notros casos es di:ícil tomar una decisi6n cuando A cada criterio se le4uede asignar un 4eso o 4orcenta3e de cali:icaci6n de acuerdo consu im4ortancia7 de manera 9ue al :inal se sume ; se eli3a laalternati=a con me3or cali:icaci6n total> "n caso de 9ue el diseño selle=e a ca2o 4or un e9ui4o de tra2a3o7 se 4romedian lascali:icaciones de cada diseñador>

38


39/302





Ta7la 1.'. enta,as Des0enta,as( U6(I(TE#A A8TERNATI A ENTA8

C =.>

#/

A />0

>8

C 3.4

D >0

1.3.4Inte*raci nAun9ue sea un solo diseñador el 9ue tome las decisiones de

soluci6n de cada su2sistema7 ; se es4ere 9ue éstas seancongruentes7 siem4re es necesario Por e3em4lo7 9ue latransmisi6n elegida sea cualitati=amente com4ati2le con el ti4o dea4licaci6n ; las condiciones de o4eraci6n de la má9uina im4ulsada; 4or otro lado7 9ue sea com4ati2le con la :uente de 4otenciamecánica seleccionada>#in em2argo7 como en esta eta4a aVn no se


40/302





de2e tratar de minimizar estos cam2ios 4ara e=itar so2re costos ;4érdida de tiem4o en la e3ecuci6n del 4ro;ecto>

1.4 DI(E)O DE DETA88E

1.4.1Consideraciones DelDiseño De Detalle

1.4.1.1Factores De DiseñoA continuaci6n se enuncia una corta lista de los mVlti4les :actores9ue un diseñador de2e tener en mente a la Mantenersiem4re 4resentes todos estos :actores es algo realmente di:ícil ;solo con el tiem4o7 el diseñador logrará ad9uirir la e 4eriencia ;destrezas necesarias 4ara com2inar todos estos :actores ; noo2=iar ninguno>

• Resistencia • Con:ia2ilidad • Pro4iedades :ísico9uímicas>

• Corrosi6n • Desgaste • Fricci6n• Procesamiento • 'tilidad • Costo• #eguridad • Peso • Duraci6n• Ruido • "stilizaci6n • Forma• *amaño • Fle i2ilidad • Control• Rigidez • Aca2ado #u4er:icial • Lu2ricaci6n• Mantenimiento • -olumen • (ormas

"stándares• Factores De

#eguridad• Res4onsa2ilidad

Legal

1.4.1.'Pasos Para El Dimensionamiento De 8as Pie?as• *omar la ma;or cantidad de datos numéricos>• Calcular :lu3os de masa ; energía en cada su2sistemaJ 4otencia7

tor9ue ; =elocidad an

Documents

Libro Dise No m Aquinas