Diseño de Elementos de Máquinas - Escuela Técnica Superior de

Guía docente de la asignatura
Diseño de Elementos de Máquinas
Titulación: Grado en Ingeniería Mecánica
Curso 2012-2013
Guía Docente
1. Datos de la asignatura
Nombre
Diseño de Elementos de Máquinas
Materia
Diseño de Máquinas y Mecanismos (Machine and Mechanisms Design)
Módulo
Materias específicas a la Rama Industrial
Código
Titulación/es
Plan de estudios
Centro
Tipo
Periodo lectivo
Idioma
ECTS
9
508103001
Grado en Ingeniería Mecánica
2009
Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial
Obligatoria específica
Anual
Curso
3º
Castellano
Horas / ECTS
30
Carga total de trabajo (horas)
270
Horario clases teoría
GRUPO 1 – primer cuatrimestre - jueves de 9 a
10:50 h y viernes de 12:10 a 13 h
GRUPO 2 – primer cuatrimestre - jueves de 18:10 a
20 h y viernes de 16 a 16:50 h
GRUPO 1 – segundo cuatrimestre - jueves de 9 a
10:50 h y viernes de 10 a 10:50 h
GRUPO 2 – segundo cuatrimestre - jueves de 18:10
a 20 h y viernes de 16 a 16:50 h
Aula
Ver web ETSII
Horario clases prácticas
GRUPO 1 – primer cuatrimestre - lunes de 16 a
17:50 h
GRUPO 2 – primer cuatrimestre - miércoles de 9 a
10:50 h
GRUPO 1 – segundo cuatrimestre - lunes de 16 a
17:50 h y miércoles de 16 a 17:50 h
GRUPO 2 – segundo cuatrimestre - martes de 11:10
a 13 h y miércoles 11:10 a 13 h
Lugar
Hospital Marina
2. Datos del profesorado
Profesor responsable
Jorge Ripoll Camús
Departamento
Ingeniería Mecánica
Área de conocimiento
Ingeniería Mecánica
Ubicación del despacho
Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina
Teléfono
968326441
Correo electrónico
[email protected]
URL / WEB
http://dimec.upct.es
Horario de atención / Tutorías
Fax
968326449
Primer cuatrimestre – lunes de 12 a 14 h; martes de 12 a 14 y
de 15:45 a 17:45 h
Segundo cuatrimestre – lunes de 12 a 14 h; martes de 15:45 a
17:45; viernes de 12 a 14 h
(En caso de alteración en las horas de tutoría se comunicará a los alumnos
en el aula y se publicará en el tablón del departamento y en el Aula Virtual)
Ubicación durante las tutorías
Profesor responsable
Despacho 2037
Pedro Adolfo Meroño Pérez
Departamento
Ingeniería Mecánica
Área de conocimiento
Ingeniería Mecánica
Ubicación del despacho
Teléfono
Correo electrónico
URL / WEB
Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina
968326440
http://dimec.upct.es
Ubicación durante las tutorías
Lunes de 11 a13 h; martes de 10 a 11 y 17 a 19 h
Jueves de 11 a 12 h
(En caso de alteración en las horas de tutoría se comunicará a los alumnos
en el aula y se publicará en el tablón del departamento y en el Aula Virtual)
Despacho 2037
Ignacio González Pérez
Departamento
Ingeniería Mecánica
Área de conocimiento
Ingeniería Mecánica
Ubicación del despacho
Teléfono
Correo electrónico
URL / WEB
968326449
[email protected]
Horario de atención / Tutorías
Profesor responsable
Fax
Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina
968326429
Fax
968326449
[email protected]
http://dimec.upct.es
Horario de atención / Tutorías
Primer cuatrimestre – lunes de 12 a 14 h; miércoles de 12 a 14
y de 18 a 20 h
Segundo cuatrimestre – lunes de 12 a 14 y de 16 a 18 h;
miércoles de 12 a 14 h
(En caso de alteración en las horas de tutoría se comunicará a los alumnos
en el aula y se publicará en el tablón del departamento y en el Aula Virtual)
Ubicación durante las tutorías
Despacho 2049
3. Descripción de la asignatura
3.1. Presentación
La signatura Diseño de Elementos de Máquinas constituye la base para que el ingeniero
desarrolle su función dentro del ámbito del diseño, construcción y funcionamiento de las
máquinas. Pretende que el estudiante adquiera los fundamentos teóricos y desarrolle las
competencias técnicas que le permitan asumir el diseño y/o selección de elementos de
máquinas, así como la comprensión de la función de estos elementos en el conjunto de una
máquina industrial.
3.2. Ubicación en el plan de estudios
La asignatura Diseño de Elementos de Máquinas se estudia en el tercer curso del Grado en
Ingeniería Mecánica, es de carácter anual. Se complementa con la asignatura Teoría de
Mecanismos y Máquinas, del mismo curso. Para el seguimiento de la asignatura son
necesarios los conocimientos básicos en mecánica y en resistencia de materiales adquiridos
en asignaturas de cursos anteriores.
El conocimiento de los elementos de máquinas será de gran interés para las asignaturas
optativas Ingeniería del Mantenimiento Industrial y Diseño Computacional de Máquinas.
3.3. Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional
La signatura Diseño de Elementos de Máquinas constituye para el graduado en Ingeniería
Mecánica, una introducción al mundo de la maquinaria industrial y es una base importante
para el desarrollo de la actividad laboral relacionada con la maquinaria y su funcionamiento,
tanto en actividades de diseño, construcción, mantenimiento o comercialización.
En una primera parte se estudian los principios básicos en la ingeniería de diseño de
máquinas, estudio de las solicitaciones y de las condiciones de fallo tanto para
consideraciones de carga estática como variable, así como el estudio de diferentes criterios
para la predicción del fallo en una pieza conocidas las cargas que va a soportar.
En una segunda parte, más extensa, se aborda la descripción y cálculo de elementos de
máquinas. Se estudian diferentes elementos mecánicos que habitualmente se encuentran
en las máquinas: elementos de apoyo en ejes, elementos para la transmisión de potencia,
elementos de acoplamiento. Se abordan orientaciones para el diseño, considerando
diferentes aspectos como la resistencia, la fabricación y el montaje.
3.4. Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones
La signatura Diseño de Elementos de Máquinas es una asignatura de aplicación práctica de
los conocimientos adquiridos en otras asignaturas como Mecánica de Máquinas, Elasticidad
y Resistencia de Materiales. Las condiciones de equilibrio estático o dinámico permitirán el
cálculo de las cargas que actúan sobre los elementos de las máquinas. De forma muy
importante son necesarios los conocimientos de Elasticidad y Resistencia de Materiales para
el cálculo de las solicitaciones y esfuerzos, imprescindibles para la aplicación de criterios de
fallo o el dimensionado de las piezas. La falta o deficiencia de estos conocimientos básicos,
impedirá un correcto aprendizaje y adquisición de competencias en la asignatura Diseño de
Elementos de Máquinas.
Muchos de los elementos mecánicos que se abordan en esta asignatura han sido estudiados
de forma previa en las asignaturas Diseño Industrial y Mecánica de Máquinas. En esta
asignatura se profundiza en otros aspectos, como son el dimensionado o la selección de
dichos elementos.
3.5. Medidas especiales previstas
No se prevé ninguna medida especial de aplicación general. No obstante, aquellos alumnos
con discapacidades, o que simultanean el trabajo y los estudios, o que pertenecen a algún
programa de movilidad, deberán comunicarlo al profesor al inicio del cuatrimestre para
estudiar cada caso particular y realizar un desarrollo adecuado del proceso de aprendizaje.
De acuerdo a la normativa vigente en materia de evaluación en asignaturas de los títulos
oficiales de grado de la UPCT, se prevé una prueba de evaluación única de carácter global
para aquellos alumnos que así lo soliciten por escrito durante el primer mes del período
lectivo en el que se desarrolla el proceso de aprendizaje. El Departamento responsable de la
docencia de dicha asignatura accederá a la solicitud en casos excepcionales (obligaciones
laborales, obligaciones familiares, motivos de salud, deporte de alto nivel, etc.)
convenientemente acreditados.
4. Competencias
4.1. Competencias específicas de la asignatura (según el plan de estudios)
Conocimiento y capacidades para el cálculo, diseño y ensayo de máquinas.
4.2. Competencias genéricas / transversales (según el plan de estudios)
COMPETENCIAS INSTRUMENTALES
X T1.1
Capacidad de análisis y síntesis
X T1.2
Capacidad de organización y planificación
X T1.3
Comunicación oral y escrita en lengua propia
T1.4
Comunicación oral y escrita de lengua extranjera
X T1.5
Habilidades básicas computacionales
X T1.6
Capacidad de gestión de la información
X T1.7
Resolución de problemas
T1.8
Toma de decisiones
COMPETENCIAS PERSONALES
T2.1
Capacidad crítica y autocrítica
T2.2
Trabajo en equipo
X T2.3
Habilidades en las relaciones interpersonales
T2.4
Habilidades de trabajo en un equipo interdisciplinar
T2.5
Habilidades para comunicarse con expertos en otros campos
T2.6
Reconocimiento de la diversidad y multiculturalidad
T2.7
Habilidad para trabajar en un contexto internacional
T2.8
Compromiso ético
COMPETENCIAS SISTÉMICAS
X T3.1
Capacidad para aplicar los conocimientos a la práctica
X T3.2
Capacidad de aprender
X T3.3
Adaptación a nuevas situaciones
X T3.4
Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad)
T3.5
Liderazgo
T3.6
Conocimiento de otras culturas y costumbres
X T3.7
Habilidad de realizar trabajo autónomo
T3.8
Iniciativa y espíritu emprendedor
T3.9
Preocupación por la calidad
T3.10
Motivación de logro
4.3. Objetivos generales / competencias específicas del título (según el plan
de estudios)
CONOCIMIENTOS DISCIPLINARES
E1.1
Conocimiento en las materias básicas matemáticas, física, química,
organización de empresas, expresión gráfica, estadística e informática,
que capaciten al alumno para el aprendizaje de nuevos métodos y
teorías
X E1.2
Conocimientos en materias tecnológicas para la realización de
mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios,
informes, planes de labores y otros trabajos análogos
E1.3
Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación
necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial
COMPETENCIAS PROFESIONALES
E2.1
Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el
ámbito de la ingeniería industrial que tengan por objeto, de acuerdo con
los conocimientos específicos adquiridos, la construcción, reforma,
reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o
explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones
energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y
plantas industriales y procesos de fabricación y automatización en
función de la ley de atribuciones profesionales
X E2.2
Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de
obligado cumplimiento
E2.3
Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las
soluciones técnicas
E2.4
Capacidad de dirección de las actividades objeto de los proyectos de
ingeniería descritos en la competencia E2.1, así como de organización y
planificación en el ámbito de la empresa, y otras instituciones y
organizaciones
OTRAS COMPETENCIAS QUE EL ALUMNO PUEDE ADQUIRIR
E3.1
Experiencia laboral mediante convenios Universidad-Empresa
E3.2
Experiencia internacional a través de programas de movilidad
4.4. Resultados esperados del aprendizaje
Al finalizar los temas 1 y 2, el alumno sitúa la asignatura dentro del contexto de la Ingeniería
Mecánica y repasa conceptos básicos de cargas, esfuerzos y resistencias, adecuando los
conocimientos estudiados en otras asignaturas a la nomenclatura que se va a desarrollar en
el curso.
Tras los temas 3 y 4, el alumno adquiere los conocimiento para establecer criterios de fallo
tanto en cargas estática como dinámicas, que le permitirán abordar problemas de
dimensionado o verificación de piezas mecánicas.
Gran partes de los temas de dedican al cálculo o selección de los elementos mecánicos más
habituales en la industria. El alumno conoce la utilización y aplicaciones más habituales de
dichos elementos. Para cada tipo de elemento de máquina, el alumno aprende los criterios
de fallo utilizados que le permiten hacer un dimensionado o una selección acorde con las
solicitaciones que se generan en la máquina y entender el origen de los fallos que pueden
llegar a producirse.
5. Contenidos
5.1. Contenidos (según el plan de estudios)
Análisis de cargas. Fallo por resistencia estática. Diseño por resistencia a fatiga. Diseño de
ejes. Elementos de unión. Diseño de resortes. Cojinetes de rodamiento. Cojinetes de
deslizamiento. Engranajes. Transmisiones por correa. Transmisiones por cadena.
Acoplamientos. Embragues y Frenos. Consejos prácticos de diseño. Seguridad en máquinas.
Marcado CE.
5.2. Programa de teoría
Tema 1: Introducción al diseño de elementos de máquinas
Tema 2: Análisis de carga y esfuerzo
Tema 3: Fallo por carga estática
Tema 4: Diseño por resistencia a fatiga
Tema 5: Transmisiones de potencia. Diseño de ejes
Tema 6: Elementos de unión
Tema 7: Diseño de resortes
Tema 8: Cojinetes de rodamiento
Tema 9: Cojinetes de deslizamiento
Tema 10: Engranajes I - engranajes cilíndricos, cónicos y de tornillo sinfín
Tema 11: Engranajes II - Dimensionado
Tema 12: Engranajes III - Selección de un reductor comercial
Tema 13: Transmisiones por correa
Tema 14: Transmisiones por cadena
Tema 15: Acoplamientos, embragues y frenos
Tema 16: Consejos prácticos para el diseño de máquinas
5.3. Programa de prácticas
La propuesta inicial para el desarrollo de las prácticas es que se realicen en sesiones de 100
minutos, dependiendo de las circunstancias del curso (como la disponibilidad de
laboratorios) es posible que alguna se realice en dos sesiones de 50 minutos. Las prácticas
se realizarán en los laboratorios del Departamento de Ingeniería Mecánica en grupos
reducidos que se formarán al principio del curso. Para este curso se proponen 700 minutos
para las prácticas; en 7 sesiones, salvo que se realice alguna práctica de 50 minutos.
La propuesta de prácticas a realizar es:
Práctica 1. Fotoelasticidad- estudio de la concentración de esfuerzo
Práctica 2. Identificación de los rodamientos. Disposiciones. Técnicas de montaje y
Fabricación de rodamientos
Práctica 3. Selección de rodamientos
Práctica 4. Análisis y cálculo de cojinetes de deslizamiento
Práctica 5. Análisis y diseño de engranajes
Práctica 6. Alternativas a los Engranajes. Reductor Cyclo.
Práctica 7. Cálculo de correas de transmisión
Hay más prácticas que se consideran interesantes para el desarrollo de la asignatura, por lo
que a lo largo del curso, dependiendo de las circunstancias del mismo, la propuesta de
prácticas podrá verse alterada en cuanto al contenido de las mismas.
5.4. Programa resumido en inglés (opcional)
Theme 1: Introduction to machine elements in mechanical design
Theme 2: Load and stress analysis
Theme 3: Failure by static load
Theme 4: Fatigue strength design
Theme 5: Power transmissions. Shaft design
Theme 6: Joining elements
Theme 7: Spring design
Theme 8: Roller bearings
Theme 9: Journal bearings
Theme 10: Gears I – Cylindrical gears, bevel gears and wormgearing
Theme 11: Gears II - Sizing
Theme 12: Gears II - Selection of a commercial box gear
Theme 13: Belt drives
Theme 14: Chain drives
Theme 15: Couplings, clutches and brakes
Theme 16: Practical machine design hints
5.5. Objetivos de aprendizaje detallados por Unidades Didácticas (opcional)
6. Metodología docente
6.1. Actividades formativas
Actividad
Descripción de la actividad
Trabajo del estudiante
ECTS
Presencial: toma de apuntes, planteamiento
de dudas.
2,00
Clases de teoría
Exposición y explicación de
contenidos, resaltando lo más
importante, desarrollando ejemplos,
y resolviendo dudas.
No presencial: estudio de la materia.
3,00
Presencial: toma de apuntes, resolución de
problemas, planteamiento de dudas.
0,53
Clases de
problemas
Exposición y realización de problemas
tipo, resolución de dudas,
planteamiento de problemas tipo.
Clases de prácticas
Exposición del desarrollo de la
práctica y del manejo de aparatos o
programas informáticos; guiar a los
alumnos en el desarrollo de la misma.
No presencial: estudio de la materia,
resolución de problemas tipo planteados
2
Presencial: manejo de aparatos o programa
informático, anotación de medidas o
resultados.
0,5
No presencial: estudio de la materia.
0,2
Actividades de
evaluación
formativa
Planteamiento de cuestiones teóricoprácticas y corrección de las mismas
para controlar el grado de asimilación
de los contenidos.
Presencial: resolución de cuestionarios y
evaluación de los realizados por otros
compañeros.
0,38
Actividades de
evaluación
sumativa
Realización de pruebas escritas
individuales para comprobar el grado
de consecución de las competencias
específicas
Presencial: asistencia a pruebas escritas y
realización de ésta.
0,27
Tutorías
individuales y de
grupo
Seguimiento individual o en grupo y
orientación en el aprendizaje.
Revisión de pruebas escritas en grupo
y motivación por el aprendizaje.
Presencial: planteamiento de dudas en
horario de tutorías o en el aula o por correo
electrónico
0,12
9,00
7. Evaluación
7.1. Técnicas de evaluación
Instrumentos
Prueba escrita
individual de la
parte I
Prueba escrita
individual de la
parte II
Ejercicios teórico
prácticos
Prueba escrita
individual de
prácticas
Realización / criterios
Elaboración de una prueba escrita
basada en cuestiones teóricoprácticas donde se evalúan
conocimientos hasta el nivel de
análisis.
Elaboración de una prueba escrita
basada en cuestiones teóricoprácticas donde se evalúan
conocimientos hasta el nivel de
análisis.
Elaboración de cuestiones o
problemas en aula a realizar
individualmente.
Elaboración de una prueba escrita
para evaluar los conocimientos
adquiridos en las prácticas hasta el
nivel de comprensión.
Ponderación
Competencias genéricas
(4.2)evaluadas
30%
T1.1; T1.7; T.3.1;E1.2
30%
T1.1; T1.7; T.3.1;E1.2
30%
T1.1; T1.2; T1.3; T1.6; T1.7; T.3.1;
T3.2; T3.3; T3.4; T3.7; E1.2
10%
T1.1; T1.2; T1.3;T1.5; T1.6; T1.7;
T.3.1; T3.7; E1.2
7.2. Mecanismos de control y seguimiento
Al ser una asignatura anual, a efectos de examen se divide la materia en dos partes
(parciales). La primera parte abarcará hasta los Tema 7 ú 8, dependiendo del desarrollo
del curso. La segunda parte el resto.
Durante el curso se realizarán ejercicios individuales en aula (tipo examen) con una
duración entre 1 y 2 horas.
También se plantearán pequeñas cuestiones o ejercicios en el aula, a realizar de forma
individual, y podrán ser con o sin aviso previo.
7.3. Resultados esperados / actividades formativas / evaluación de los
resultados (opcional)
8. Recursos y bibliografía
8.1. Bibliografía básica
•
Diseño en ingeniería mecánica de Shigley, Ed. McGraw-Hill, octava edición.
8.2. Bibliografía complementaria
•
•
•
•
Elementos de máquinas, Decker, Ed. Urmo, 1979
Diseño de elementos de máquinas, Robert L. Mott, Ed. Pearson Educación, 2006
Fundamentos de diseño para ingeniería mecánica, Juvinall. Ed. Limusa, 1996
Elementos de máquinas, Hamrock, Ed. McGraw-Hill
8.3. Bibliografía de problemas
•
•
•
•
Problemas de diseño de máquinas, Pedrero, Fuentes, Ed. UNED
Diseño de máquinas, Hall, Holowenco, Laughlin, Ed. McGraw-Hill (serie Schaum)
The machine design problem solver, Ed. REA (en inglés)
Problemas de elementos de máquinas, Decker, Ed. Urmo
8.4. Recursos en red y otros recursos
Aula Virtual en la que se podrá encontrar la siguiente información:
• Guías de los temas, en las que se incluyen los contenidos del tema y su ubicación en
la bibliografía. También se incluye información complementaria que no aparece en la
bibliografía básica
• Transparencias expuestas en clase
• Información complementaria que se considera de interés: lecturas recomendadas,
vídeos ilustrativos.
• Problemas propuestos a lo largo del curso.
• Convocatorias de exámenes y calificaciones