Tema 1 Conceptos fundamentales.pdf

Universidad de Huelva ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR

Departamento de Ingeniería Minera, Mecánica y Energética

Asignatura: Diseño de Máquinas

[320099020]

3º curso de Ingeniería Técnica Industrial (Mecánicos)

1º Tema.-

Conceptos fundamentales

Huelva, Julio 2009 Profesor: Rafael Sánchez Sánchez

Temario

1.

Introducción.2.

Fases del diseño mecánico.

1.

Reconocimiento de la necesidad.2.

Definición del problema.

3.

Síntesis + Análisis y optimización.4.

Evaluación.

5.

Presentación.3.

Criterios de falla.

0.-

Contenido del tema

1. Introducción

diseño

¿Qué

es diseñar?

1.-

Introducción

1. Introducción– Introducción.

La palabra diseño, deriva de la palabra latina designare, que significa;

designar, delimitar o señalar.

1.-

Introducción

1. Introducción

Para el diccionario de la Real Academia Española, diseño es:

”Descripción o bosquejo verbal de algo”

1.-

Introducción

1. IntroducciónMientras que el termino anglosajón:

«design»

hace referencia a toda la actividad de desarrollo de una idea de producto, de tal manera que se acerca mucho más al concepto castellano de «proyecto», entendido éste como el conjunto de planteamientos y acciones necesarias para llevar a cabo y hacer realidad una idea.

1.-

Introducción

1. Introducción

Para un ingeniero mecánico será:“el proceso de aplicar las diversas

técnicas y principios científicos conocidos, con el propósito de definir objetos o sistemas de naturaleza mecánica, como son: piezas, estructuras, mecanismos, máquinas, dispositivos e instrumentos diversos”.

1.-

Introducción

2. Fases del diseño mecánico

¿Cuándo empieza un diseño?

2.-



¿Cómo empieza todo?

2.-



Pues cuando surge la necesidad humana que tratamos de resolver.

2.-



Cuando detectamos la necesidad, aunque parezca muy poco, ya hemos dado un gran paso. Pues esa necesidad nos va a condicionar mucho nuestro diseño, y va a encauzar su solución.

2.-



Después nos llegará

el síndrome de “estar sentado ante una hoja de papel en blanco”,

sobre todo si el

problema no está estructurado.

2.-



!No desanimarse!

2.-



Porque si la necesidad la tenemos perfectamente detectada e identificada, poco a poco las ideas irán surgiendo

2.-



En general podemos decir que el proceso de diseño de una máquina sigue el siguiente diagrama de flujo, con sus diversas etapas:

2.-


2. Fases del diseño mecánico2.-



2.1 Reconocimiento de la necesidad:

El diseño comienza cuando el ingeniero, su jefe o su cliente detecta la necesidad de una máquina, y decide hacer algo para conseguirla. Esta necesidad debe ser breve y sin detalles.

Por ejemplo, “tener una máquina de pegar etiquetas en las botellas de vino embasadas”.

2.-


2. Fases del diseño mecánico2.2 Definición del problema:

El problema se diferencia de la necesidad, en que

es algo más específico. Así

si la necesidad era “tener una

máquina de pegar etiquetas en las botellas de vino embasadas”, el problema será:

“que se pueda intercalar en las líneas de embasado, que tenga la misma cadencia que éstas, que admita las distintas gamas de botellas, que sea fácilmente adaptable, que tenga un facil

mantenimiento, etc”.

Con todo ello redactaremos la Especificación de requisitos.

2.-


2. Fases del diseño mecánico2.3 Síntesis + Análisis y optimización:

Una vez definido el problema y obtenidas las especificaciones de requisitos, el siguiente paso tal como se indicó

en el diagrama anterior, es la síntesis

de una

solución que sea óptima. Ahora bien esta síntesis no podrá

ser óptima, antes de realizar el análisis y la

optimización, ya que dicho análisis podrá

revelar que la solución a la hemos llegado no cumple con las especificaciones de requisitos, o que dicha solución no es la mejor posible. Si el diseño no resultase satisfactorio en alguna de dichas pruebas, o en ambas, el procedimiento de síntesis debería iniciarse de nuevo. Por tanto el procedimiento de síntesis, junto con el de análisis y optimización, es un proceso iterativo.

2.-


2. Fases del diseño mecánico2.4 Evaluación:

En esta etapa hay que ser sobre todo analíticos y objetivos, ya que evaluación significa:

Análisis crítico del total de las ideas generadas, y de los productos similares y sustitutivos ya existentes, debiendo responder cada idea a una necesidad, manifiesta o latente, del mercado.

2.-



Una serie de preguntas ayudan a entender cómo se realiza este análisis:

2.-




¿Hacen estos productos lo que se espera de ellos?,

2.-





¿cómo?,

2.-





¿cómo?,

¿son fáciles de usar?,

2.-





¿cómo?,


¿su fabricación es económica?,

2.-





¿cómo?,



¿son seguros?,

2.-





¿cómo?,



¿son seguros?,

¿están bien hechos?,

2.-





¿cómo?,



¿son seguros?,


¿son fáciles de mantener?,

2.-





¿cómo?,



¿son seguros?,



¿competirán con éxito contra productos semejantes?,

2.-





¿cómo?,



¿son seguros?,




¿son atractivos?,

2.-





¿cómo?,



¿son seguros?,




¿son atractivos?,

¿se obtendrán ganancias con su venta?, etc.

2.-



Por tanto, es interesante que esta etapa la realice un equipo distinto

del que

realizó

la síntesis y el análisis

de optimización.

2.-


2. Fases del diseño mecánicoLa etapa de la evaluación

por tanto, es muy

significativa dentro del proceso de diseño, pues:

Es la demostración definitiva

de que un diseño es acertado.

Normalmente requiere realizar pruebas con un prototipo en el laboratorio.

2.-


2. Fases del diseño mecánico2.5 Presentación:

La comunicación del diseño a otras personas es el paso final y vital en el proceso de diseño. Muchos importantes diseños, e inventos se han perdido para la Humanidad, porque las personas que originaron el diseño rehusaron o no supieron explicar sus creaciones a otras personas. Cuando un ingeniero presenta o expone una nueva solución a sus directores o gerentes, está tratando de “vender”

o de demostrar que su

solución es la mejor.

2.-



Hay tres formas de comunicación a la hora de exponer nuestros diseños:

2.-



– Escrita.

2.-



– Escrita.– Oral.

2.-



– Escrita.– Oral.– Gráfica.

2.-



Y todas ellas son vitales para convencer a nuestros jefes y/o clientes de que nuestro diseño es acertado, y no solo acertado, sino el mejor.

Quien vende una nueva idea también se vende a si mismo como originador

de

ideas.

2.-



Y para tener éxito en esta comunicación, hay que ser experto en todas ellas (escrita, oral y gráfica), para lo cual o se ha nacido con esas habilidades innatas, o lo mejor es que nos entrenemos en todas y cada una de ellas.

2.-



Muchos importantes diseños, e inventos se han perdido para la Humanidad, porque las personas que originaron el diseño rehusaron o no supieron explicar sus creaciones

a otras personas.

2.-



Criterios de falla.

La gráfica típica esfuerzo- deformación

en el

aceros viene representada por la siguiente figura.

Donde:

P es el límite de proporcionalidad.E es el límite elástico.Y es el límite de fluencia.U es la resistencia última.F es la carga de rotura.


Criterios de falla.

En las tablas de características de los aceros, normalmente nos darán:

• Sy

límite de fluencia.• Su límite o carga de rotura.

Y en diseño mecánico tomaremos:

σadm

= Sy

/nτadm

= Sy

/2n donde: n = coeficiente de seguridad


Criterios de falla.

Y en función del tipo de solicitación:

I.-

Carga constante: σadm

= Sy

/n y τadm

= Sy

/2nII.-

Carga pulsante o impacto: σadm

= 2Sy

/3n y τadm

= Sy

/3nIII.-

Cargas alternativas o cíclicas: σadm

= Sy

/3n y τadm

= Sy

/6n

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