Unidad Didactica 1- Maquina y Mecanismo

Instituto Técnico Salesiano "Lorenzo Massa" Tucumán Tucumán – Argentina

Unidad Didáctica 1

Introducción - Es Estudio conceptual de element elemen tos de máquina. máquina . El diseño. Análisi Anális is del di diseño mecánico - Fases y r utin utinas de un dise iseño ño (esq (esquemas uemas)) - Cr Cr iterios iterios de di dise señ ño: Normas de apli apl icac caciión y Con Conttro rol l Factorr de !e"u Facto !e"ur r idad ad #esistencia sistencia $ia%il $ia%iliidad dad pro prop piedades &ecnoló ecnoló" "ic icas as ut utililiidad dad contr ol de pr odu oducci ció ón y contro controll de de cal caliidad. - Conceptos de 'erramie 'errami entas yy-mt mto odos de de $a% $a%r icac icación ión - i in ncu cullación con con concep cepttos de de Es Esttáti tica ca #es esist iste enc nciia de *ateriales *ateriales (Inte"ración conceptual) #elación e ntr e tensiones y de$ormaciones - *ateriales &ecnoló"icos: +ropi +rop iedades - E,plicación de pro%lemas de diseño diseño so%re casos cotidianos.-

DISEÑO MECÁNICO “PROCESO DE DISEÑO” (TRABAJO (TRABAJO EN EQUIPO)

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Diseño es la formla!"#$ %e $ &la$ &ara sa'"sfa!er $a $e!es"%a% El %"seo es'* &rese$'e e$ 'o%os los !am&os + !as" 'o%os los &ro!esos es'* "$,ol!ra%o el %"seo%e $a ma$era  o'ra Se .a/la %el %"seo %e ro&a- %e $ ,"a0e- %e $ e%"1!"o2 +&or s&es'o- el diseño de máquinas. El Diseño en Ingeniería Mecánica es $ '"&o %e %"seo 3e "$,ol!ra la formla!"#$ %e $ &ro!eso &ara la sa'"sfa!!"#$ %e $a $e!es"%a%- /asa%a e$ el e4'e$so !am&o %e la "$5e$"er6a me!*$"!a El Diseño Mecánico se rela!"o$a !o$ el %"seo %e s"s'emas %e $a'rale7a me!*$"!a e "$,ol!ra &r"$!"&alme$'e el 'ema %e las !"e$!"as e$ "$5e$"er6a me!*$"!a El Diseño de Máquinas es el %"seo %e eleme$'os me!*$"!os &ara ser sa%os e$ s"s'emas me!*$"!os Tam/"8$ se &e%e %e1$"r !omo el ar'e %e &la$"1!ar e "%ear $e,as m*3"$as o real"7ar mo%"1!a!"o$es- &ara lo5rar &ro&#s"'os es&e!61!os El D"seo %e M*3"$as re3"ere !o$o!"m"e$'os %e los f$%ame$'os %e la "$5e$"er6a m*s 3e s"m&le memor"7a!"#$ %e a4"omas + e!a!"o$es No .a+ a4"omas o e!a!"o$es 3e &or s6 solas &e%a$ &ro&or!"o$ar las %e!"s"o$es !orre!'as 3e se re3"ere$ &ara $a /e$a "%ea %e %"seo

Concepto de máquina y mecanismo 9a!e m!.o '"em&o 3e el ser .ma$o se &la$'e# la $e!es"%a% %e real"7ar 'ra/a0os 3e so/re&asa$ s &ro&"a !a&a!"%a% f6s"!a o "$'ele!'al E0em&los 'e$emos m!.os: mo,er 5ra$%es ro!as- ele,ar a'om#,"les &ara re&ararlos- 'ra$s&or'ar o/0e'os o &erso$as a 5ra$%es %"s'a$!"as- !or'ar *r/oles- resol,er 5ra$ $;mero %e &ro/lemas e$ &o!o '"em&o2 Para sol!"o$ar es'os 5ra$%es re'os se "$,e$'aro$ las ma3"$as $a 5r;a o $a e4!a,a%ora so$ m*3"$as< &ero 'am/"8$ lo so$ $a /"!"!le'a- o los !o.e'es es&a!"ales< s"$ ol,"%ar 'am&o!o al s"m&le !!."llo- las "m&res!"$%"/les &"$7as %e %e&"lar- el a%ora%o or%e$a%or o las o/l"5a'or"as es!alera To%os ellos so$ m*3"$as + e$ !om;$ '"e$e$- al me$os- $a !osa: Todos son inventos humanos cuyo fn es reducir el esuero necesario para realiar tra!a"o. Pr*!'"!ame$'e !al3"er o/0e'o &e%e lle5ar a !o$,er'"rse e$ $a ma3"$a s"$ m*s 3e %arle la '"l"%a% a%e!a%a Por e0 U$a !es'a $a'ral $o es- e$ &r"$!"&"o- $a m*3"$a&ero se !o$,"er'e e$ ella !a$%o el ser .ma$o la sa &ara ele,ar o/0e'os !o$ "$ me$or esfer7o(es m*s f*!"l s/"r o/0e'os &or $a ram&a 3e ele,arlos a &lso)- lo m"smo s!e%e !o$ $ s"m&le &alo 3e $os e$!o$'ramos e$ el selo- s" lo samos &ara mo,er al5;$ o/0e'o +a lo .emos !o$,er'"%o e$ $a m*3"$a

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Instituto Técnico Salesiano "Lorenzo Massa" Tucumán – Argentina

Mecanismo# Es $ %"s&os"'",o &ara el a!o&lam"e$'o + 'ra$sforma!"#$ %e $ mo,"m"e$'o e$ o'ro Máquina# Es $ me!a$"smo o $a !om/"$a!"#$ %e me!a$"smos &ara la ma$"&la!"#$ %e la e$er56a Siempre el concepto de maquina envuelve la idea de energía, en cambio la defnición de mecanismo la excluye refriéndose únicamente al movimiento.

$%u& son los mecanismos' >os me!a$"smos so$ eleme$'os %es'"$a%os a 'ra$sm"'"r + 'ra$sformar fer7as + mo,"m"e$'os %es%e $ eleme$'o mo'r"7 (mo'or) a $ eleme$'o !o$%!"%o Perm"'e$ al ser .ma$o real"7ar %e'erm"$a%os 'ra/a0os !o$ ma+or !omo%"%a% + !o$ me$os esfer7o

(lanteo general del pro!lema del diseño mecánico E$ s ese$!"a el &ro/lema %el %"seo me!*$"!o se &la$'ea e$ los s"5"e$'es '8rm"$os: se $e!es"'a- &ara la real"7a!"#$ %e $ 'ra/a0o ;'"l- ma$"&lar !"er'a !a$'"%a% %e e$er56a me!*$"!a a 'ra,8s %e $ mo,"m"e$'o %e !ara!'er6s'"!as %e1$"%as Se %"s&o$e %e esa e$er56a- &ero e$ !o$%"!"o$es !"$em*'"!as %"s'"$'as >a sol!"#$ %e es'e &ro/lema '"e$e e'a&as $e'ame$'e %"fere$!"a%as 3e so$: a) Es'%"o !"$em*'"!o /) Es'%"o %"$*m"!o !) D"me$s"o$am"e$'o Es'as e'a&as so$ "$%e&e$%"e$'es + e$ 5e$eral la sol!"#$ #&'"ma es el resl'a%o %e s!es",as e4&er"e$!"as- 'a$'eos + ,er"1!a!"o$es .as'a al!a$7ar resl'a%os sa'"sfa!'or"os U$a %e las ma+ores %"1!l'a%es 3e 'or$a e$ !"er'o mo%o "$'eresa$'e al &ro/lema %el %"seo me!*$"!o es 3e e$ la ma+or6a %e los !asos s"em&re e4"s'e$ sol!"o$es !orre!'as + %e&e$%e %e la e4&er"e$!"a + f$%ame$'alme$'e %el !r"'er"o %el &ro+e!'"s'a la a%o&!"#$ %e las me0ores %e!"s"o$es ara $a %e'erm"$a%a a&l"!a!"#$ a) *studio cinemático# e$ es'a &r"mera e'a&a se a$al"7a + %e1$e el me!a$"smo 3e resel,e el &ro/lema /a0o el as&e!'o %el mo,"m"e$'o E$ 5e$eral se &la$'ea 3e: un movimiento aplicado a la entrada de una determinada

?


confguraci+n de elementos mecánicos se de!e transormar en otro movimiento que se utiliara a la salida. ,nálisis# %a%o $ me!a$"smo %e !o$15ra!"#$ + e$'ra%a !o$o!"%as- %e'erm"$ar ss !ara!'er6s'"!as !"$em*'"!as a la sal"%a('ra+e!'or"as- ,elo!"%a%es + a!elera!"o$es) -íntesis# 10a%as las !o$%"!"o$es 3e %e/e$ ser !m&l"%as &or la sal"%a- a &ar'"r %e $a e$'ra%a %a%a- e$!o$'rar la !o$15ra!"#$ $e!esar"a %el me!a$"smo

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Mecanismos para la transmisi+n de movimiento E$ m!.as m*3"$as- el mo,"m"e$'o 5"ra'or"o 3e &ro&or!"o$a$ e$ el e0e .a %e ser mo%"1!a%o &ara &o%er em&learlo a%e!a%ame$'e >as mo%"1!a!"o$es m*s !om$es so$: •

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>le,ar el mo,"m"e$'o 5"ra'or"o %el e0e mo'or (!o$%!'or) .as'a o'ro e0e %"fere$'e (!o$%!"%o) O/'e$er e$ es'e se5$%o e0e ma+or- me$or o "5al ,elo!"%a% 3e la o/'e$"%a e$ el e0e mo'or ("$!lso "$,er'"r el se$'"%o %e 5"ro) Tra$sformar el mo,"m"e$'o 5"ra'or"o e$ o'ro %"fere$'e(l"$eal- l"$eal al'er$a'",oa$5lar)

Para lle,ar a !a/o es'as 'ra$sforma!"o$es se re!rre a $a a%e!a%a !o$e4"#$ e$ !a%e$a %e ,ar"os o&era%ores( o ma3"$as s"m&les)- %e forma 3e las !ara!'er6s'"!as %el mo,"m"e$'o %e e$'ra%a se mo%"13e$ %e a!er%o a las $e!es"%a%es %el mo,"m"e$'o %e sal"%a >as mo%"1!a!"o$es m*s .a/"'ales:

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,CT/0 D* -*120ID,D >as "$!er'"%m/res aso!"a%as !o$ $ %"seo /asa%o e$ $ mo%elo- !asa%as &or ,ar"a!"#$ e$ las &ro&"e%a%es %el ma'er"al- 'ra'am"e$'os '8rm"!os- '"&os %e !ar5a- &ro!esos %e fa/r"!a!"#$- 1a/"l"%a% es&e!61!a- se5r"%a% .ma$a- e'! re3"ere$ sar $ fa!'or %e se5r"%a%- n E$ al5$os !asos- la sele!!"#$ %el fa!'or %e se5r"%a% es'* es'"&la%o &or $ !#%"5o o $orma o &or re3er"m"e$'os &rees'a/le!"%os Tam/"8$ los m8'o%os es'a%6s'"!os &e%e$ ser em&lea%os &ara es'a/le!er $ fa!'or %e se5r"%a%- %o$%e se es'"ma e$ f$!"#$ %e la ,ar"a!"#$ %e las %"me$s"o$es + %e la fer7a (o la e$er56a o la &o'e$!"a o2) %e $ !om&o$e$'e me!*$"!o

actores de seguridad más utiliados en el diseño de sistemas mecánicos# = $  =?F= &ara ma'er"ales &rof$%ame$'e !o$o!"%os- sa%os /a0o !o$%"!"o$es !o$'rola/les + s0e'os a !ar5as + 'e$s"o$es 3e &e%e$ ser %e'erm"$a%as !o$ !er'e7a Usa%o !as" s"em&re !a$%o el /a0o &eso es $a !o$s"%era!"#$ m+ "m&or'a$'e ? $  =F? &ara ma'er"ales /"e$ !o$o!"%os- /a0o !o$%"!"o$es am/"e$'ales ra7o$a/leme$'e !o$s'a$'es- s0e'os a !ar5as + 'e$s"o$es 3e &e%e$ %e'erm"$arse f*!"lme$'e @ $  ?F? &ara ma'er"ales me%"os- o&era$%o e$ am/"e$'es !orr"e$'es + s0e'os a !ar5as + 'e$s"o$es 3e se &e%e$ %e'erm"$ar  $  ?F@ &ara ma'er"ales me$os e$sa+a%os o fr*5"les- /a0o !o$%"!"o$es $ormales %e am/"e$'e- !ar5a + 'e$s"#$  $  @F &ara ma'er"ales s"$ e$sa+ar- /a0o !o$%"!"o$es $ormales %e am/"e$'e!ar5a + 'e$s"#$  $  @F %e/er6a sarse !o$ ma'er"ales /"e$ !o$o!"%os- '"l"7a%os e$ !o$%"!"o$es am/"e$'ales o %e !ar5a %es!o$o!"%as  Car5as al'er$a$'es: so$ a!e&'a/les los fa!'ores es'a/le!"%os e$ los &$'os = a &ero %e/e$ a&l"!arse al l6m"'e %e fa'"5a e$ ,e7 %e al l6m"'e el*s'"!o %el ma'er"al G Im&a!'os: los fa!'ores %e los &$'os @ a  so$ ,*l"%os- &ero se %e/er6a aa%"r $ fa!'or %e "m&a!'o H Ma'er"ales fr*5"les: !a$%o la 'e$s"#$ %e ro'ra se sa !omo m*4"mo 'e#r"!o- los fa!'ores = a  %e/e$ %o/larse = S" &are!"ese %esea/le el so %e fa!'ores m*s al'os- %e/er6a lle,arse a !a/o $ a$al"!e$ &rof$%"%a% %el &ro/lema a$'es %e %e!"%"r

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Componentes de una máquina

H


=


,spectos a incluir en el anteproyecto de Máquina • • • • • • • • • • •

CORREAS ENRANAJES EJES O ÁRBO>ES RODAMIENTOS SISTEMA DE KIJACILN (C.a,e'as- $"o$es- 'or$"ller6a-Sol%a%ra 2) RETENES (+ 0$'as %e es'a$3e"%a%) CARCASA >UBRICACILN MANTENIMIENTO TO>ERANCIAS REPRODUCCILN @D + &la$os %e fa/r"!a!"#$

==


*tapas del proceso del diseño de un producto 3Mismas condiciones e4isten 5arias -oluciones6

*lementos 7ormaliados 7ormaliaci+n y normas iso >a es'r!'ra %e las so!"e%a%es + %el !omer!"o a $",el m$%"al- a &la$'ea%o a lo lar5o %e s ."s'or"a >a $e!es"%a% %el me0oram"e$'o !o$'"$o e$ o refere$'e a los &ro%!'os- /"e$es o ser,"!"os- 3e '"e$e$ $ %es'"$o !om;$- !al es- la "$me$sa !a$'"%a% %e !o$sm"%ores Es'a $e!es"%a% se /asa &r"mor%"alme$'e e$ lo refere$'e al me0oram"e$'o %e los &ro!esos 'e!$ol#5"!os + &ro%!'",os- !o$ la 1$al"%a% %e o&'"m"7ar los re!rsos %"s&o$"/les- 3e &e%e$ ser ma'er"ales- e3"&os- ma'er"ales + .ma$os

=?


El "$s'rme$'o f$%ame$'al &ara lle,ar a !a/o es'as &ol6'"!as- es la !rea!"#$ %e $a $e,a es'r!'ra or5a$"7a'",a a $",el "$'er$a!"o$al- !+o 1$ &r"$!"&al es la a%o&!"#$ %e la !l'ra em&resar"al %e%"!a%a al !m&l"m"e$'o %e la $ormal"7a!"#$ + s 1$al"%a% es la %e .omo5e$e"7ar la &ro%!!"#$- &ara .a!er %e los es'*$%ares %e !al"%a% $a 1losof6a e$ 'o%a las or5a$"7a!"o$es &ro%!'",as

7ormaliaci+n >a $ormal"7a!"#$ .o+ e$ %"a 0e5a $ &a&el m+ "m&or'a$'e e$ la ma+or6a %e las a!'","%a%es %e los seres .ma$os- e$ el !am&o %el se!'or &r",a%o es $ so&or'e m+ efe!'",o al "m&lsar a !o$s'"'"r es'*$%ares "$'er$a!"o$ales %e !al"%a%- a $",el &/l"!o o es'a'al s %esem&eo es %e ,"'al "m&or'a$!"a al %o'ar al es'a%o %e s1!"e$'es "$s'rme$'os %e !o$'rol e$ las &ol6'"!as rela!"o$a%as !o$ el me%"o am/"e$'e- la sal%- la a5r"!l'ra + &ar'"!larme$'e el se!'or %e los !o$sm"%ores Por Normal"7a!"#$ se e$'"e$%e el &ro!eso %e formla!"#$- ela/ora!"#$- la a&l"!a!"#$ + me0oram"e$'o %e las $ormas e4"s'e$'es 3e se a&l"!a$ a %",ersas a!'","%a%es e!o$#m"!as- "$%s'r"ales o !"e$'61!as- !o$ el o/0e'o %e or%e$arlas + me0orarlas >os &ro&#s"'os &r"$!"&ales %e la $ormal"7a!"#$ so$ la s"m&l"1!a!"#$- la $"1!a!"#$ + la es&e!"1!a!"#$ NORMA: se5;$ la real a!a%em"a Es&aola %e1$e !omo $orma a $a re5la 3e se %e/e se5"r o a la 3e se %e/e$ a0s'ar las !o$%!'as- 'areas- a!'","%a%es- e'!

27, 7/0M, *- 27, 8*00,MI*7T, D* /01,7I9,CI:7 ; DI0*CCI/7 >a $ormal"7a!"#$ es el &ro!eso %e ela/ora!"#$- a&l"!a!"#$ + me0ora %e las $ormas 3e se a&l"!a$ a %"s'"$'as a!'","%a%es !"e$'61!as- "$%s'r"ales o e!o$#m"!as !o$ el 1$ %e or%e$arlas + me0orarlas >a aso!"a!"#$ es'a%o$"%e$se &ara &re/as %e ma'er"ales (ASTM)- %e1$e la $ormal"7a!"#$ !omo el &ro!eso %e formlar + a&l"!ar re5las &ara $a a&ro4"ma!"#$ or%e$a%a a $a a!'","%a% es&e!61!a &ara el /e$e1!"o + !o$ la !oo&era!"#$ %e 'o%os los "$,ol!ra%os >a $ormal"7a!"#$ &ers"5e f$%ame$'alme$'e @ o/0e'",os: •

• •

S"m&l"1!a!"#$: se 'ra'a %e re%!"r mo%elos 3e%*$%ose ;$"!ame$'e !o$ los mas $e!esar"os U$"1!a!"#$: &ara &erm"'"r el "$'er!am/"o a $",el "$'er$a!"o$al Es&e!"1!a!"#$: se &ers"5e e,"'ar errores %e "%e$'"1!a!"#$ !rea$%o $ le$5a0e !laro + &re!"so

,C0:7IM/-: a/re,"a'ras 3e "$%"!a$ !#%"5os $a!"o$ales o "$'er$a!"o$ales + es'*$%ares "$%s'r"ales 3e es'a/le!e$ los !r"'er"os %e %"seo: •

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,1M, Amer"!a$ ear Ma$fa!'rers Asso!"a'"o$ ,I-I Amer"!a$ Iro$ a$% S'eel I$s'"''e ,7-I Amer"!a$ Na'"o$al S'a$%ar%s I$s'"''e ,-M* Amer"!a$ So!"e'+ of Me!.a$"!al E$5"$eers ,-TM Amer"!a$ So!"e'+ for Tes'"$5 a$% Ma'er"als C,D=C,M= C,* Com&'er A"%e% Des"5$- Com&'er A"%e% Ma$fa!'r"$5 + Com&'er A"%e% E$5"$eer"$5 D, Des"5$ Kor Assem/l+ DM Des"5$ Kor Ma$fa!'ra/"l"'+ DI7 Des'!.er I$%s'r"e Norme$ (Normas %e la I$%s'r"a Alema$a) IToMM I$'er$a'"o$al Ke%era'"o$ for '.e Promo'"o$ of Me!.a$"sm a$% Ma!."$e S!"e$!e I(D I$'e5ra'e% Pro%!' Des"5$ (Des"5$ a$% Ma$fa!'r"$5) I((D I$'e5ra'e% Pro%!' a$% Pro!ess Des"5$ I-/ I$'er$a'"o$al S'a$%ar% Or5a$"7a'"o$ -,* So!"e'+ of A'omo'",e E$5"$eers -I S+s'eme I$'er$a'"o$al (Me'r"! U$"'s) 27* U$a Norma Es&aola- so$ $ !o$0$'o %e $ormas 'e!$ol#5"!as !rea%as &or los Com"'8s T8!$"!os %e Normal"7a!"#$ (CTN) es&aoles

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*l proceso de diseño#

=


En el primer caso el tipo de moimiento que ten"a el elemento de entrada del mecanismo (elemento motri) coincide con el tipo de moimiento que ten"a el elemento de salida (elemento conducido). En el se"undo caso el tipo de moimiento que ten"a el elemento de entrada del mecanismo es di$erente del tipo de moimiento que ten"a el elemento de salida es decir el tipo de moimiento se trans$orma en otro distinto de a'/ el nom%re. +ero0 12e qu tipos de moimiento estamos 'a%lando3 +odemos distin"uir claramente tres tipos de moimiento di$erentes: 4.

*oimiento circular o rotatorio como el que tiene una rueda.

5.

*oimiento lineal o rectil/neo.

6.

*oimiento alternatio o de ain. En este caso el elemento tiene un moimiento de ida y uelta que se repite c/clicamente como por e7emplo el de un pndulo.

8a 'emos clasi$icado los mecanismos en dos "randes "rupos y qu moimientos puede tener pero0 eamos una clasi$icación a9n más e,'austia: os mecanismos de transmisión pueden ser a su e a"rupados en dos "randes "rupos: 4.

*ecanismos de transmisión circular: En este caso el elemento de entrada y el elemento de salida tienen moimiento circular. E7emplo: os sistemas de en"rana7es.

5.

*ecanismos de transmisión lineal: En este caso el elemento de entrada y el elemento de salida tienen moimiento lineal. E7emplo: a palanca.

os mecanismos de transformación puede ser a su e a"rupados en dos "randes "rupos: 4.

*ecanismos de trans$ormación circular-lineal: En este caso el elemento de entrada tiene moimiento circular mientras que el elemento de salida tiene moimiento lineal. E7emplo: El mecanismo piñóncremallera.

5.

*ecanismos de trans$ormación circular-alternatio: En este caso el elemento de salida tiene moimiento circular mientras que el elemento de salida tiene moimiento alternatio. E7emplo: El mecanismo de %iela-maniela.

Es de señalar que al"unos de los mecanismos de trans$ormación son reersi%les. As/ por e7emplo el mecanismo %iela-maniela se puede considerar tam%in un mecanismo de trans$ormación alternatio-circular (al contrario de lo señalado anteriormente) pues el elemento de entrada puede ser el que tiene moimiento alternatio mientras que elemento circular lo tiene el elemento conducido. 8a eremos los casos.

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Unidad Didactica 1- Maquina y Mecanismo

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