Estudia

Horaris:

• L’objectiu general de l’assignatura és donar coneixements i eines bàsics per poder estudiar el comportament (mecànic) de les màquines i poder dimensionar els elements més comuns. Conèixer els mecanismes bàsics de la maquinària industrial. Capacitar per fer l’anàlisi cinemàtica i dinàmica dels mecanismes. Poder modelitzar una màquina des del punt de vista mecànic. Aplicar els principis de la resistència de materials i de la ciència de materials al disseny mecànic en màquines. Identificar les càrregues i sol.licitacions en els elements mecànics, així com els punts d’esforç crític. Dimensionar els elements bàsics d’eixos i transmissions. L’aprofundiment en l’estudi mecànic es pot aconseguir a través de les assignatures optatives previstes en el pla d’estudis.

1. Introducció.

          1.1. Definició de màquina i mecanisme.

          1.2. Tipus de barres i de parells cinemàtics.

          1.3. Graus de llibertat.

          1.4. Criteri de Kutzbach.

2. Els mecanismes de barres articulades.

          2.1. El quadrilàter articulat.

          2.2. Limitacions del moviment. Criteri de Grashof.

          2.3. Iniciació a la síntesi de quadrilàters.

3. Cinemàtica dels mecanismes.

          3.1. Cinemàtica plana: Teorema de Kennedy-Aronhold.

          3.2. Parells superiors i mecanismes equivalents.

          3.3. Cinemàtica espacial: mecanismes esfèrics i espacials simples.

4. Recapitulació de dinàmica.

          4.1. Introducció: Lleis de Newton.

          4.2. Principi de d'Alembert.

          4.3. Treball i energia cinètica.

          4.4. Quantitat de moviment i teorema de l'impuls.

          4.5. Dinàmica del sòlid tridimensional.

5. Modelització de màquines i mecanismes.

          5.1. Models d'estudi dinàmic.

          5.2. Equacions de la dinàmica.

          5.3. Estudi dinàmic de les màquines (Sistemes articulats).

          5.4. Rodes motrius i traccionades (vehicles).

          5.5. Sistemes en cadena oberta.

          5.6. Equilibrat de rotors.

          5.7. Reducció d'inèrcies.

          5.8. Procés d'arranc d'una màquina.

          5.9. Volants d'inèrcia.

6. Engranatges.

          6.1. Geometria de l'engranatge: Definicions. Nomenclatura sobre l'engranatge recte.

          6.2. Generació. Problemes constructius: interferència, penetració, grau de recobriment.

          6.3. Característiques dels engranatges helicoïdals.

          6.4. Vis-sens-fi. Engranatges cònics i hiperbòlics.

          6.5. Relació de transmissió en els trens d’engranatges d’eixos fixos. Rendiment.

7. Introducció al disseny mecànic.

          7.1. Factors de disseny.

          7.2. El factor resistència. El càlcul per resistència.

8. Sol.licitacions en els elements de màquines.

          8.1. Esquematització de màquines.

          8.2. Interpretació de muntatges i formes.

          8.3. Fluxes de força.

          8.4. Determinació de punts crítics.

9. Recapitulació de càlcul d’esforços.

          9.1. Elements de màquines.

          9.2. Estat d’esforços (biaxial i triaxial).

          9.3. Estat de deformacions.

          9.4. Esforços en elements de màquines (pla i espai).

          9.5. Biga corba.

          9.6. Concentració d’esforços.

          9.7. Esforços de contacte (esforços de Hertz i passadors).

          9.8. Càlcul pel mètode dels elements finits.

10. Selecció del material en el projecte mecànic

          10.1. Propietats dels materials mecànics.

          10.2. Grups de materials bàsics.

          10.3. Sensibilitat a la concentració d’esforços.

11. Falla estàtica dels elements mecànics

          11.1. La resistència en els elements mecànics.

          11.2. Resistència de materials dúctils.

          11.3. Resistència de materials fràgils.

          11.4. Efecte de la concentració d’esforços.

12. Falla per fatiga

13. Resistència a la fatiga.

          13.1. Factors correctors de la resistència a la fatiga.

          13.2. Esforços fluctuants.

          13.3. Esforços combinats.

14. Aplicació al càlcul d’una transmissió.

          14.1. Càlcul d’eixos (fixos i rotatius) estàtic i a fatiga.

          14.2. Dimensionat d’engranatges de dentat recte (ruptura i desgast).

          14.3. Selecció de rodaments.

• Meriam, J.L (cop. 1976). Dinámica (2ª ed). Barcelona [etc.]: Reverté.
• Beer, Ferdinand Pierre, Johnston, E. Russell Elwood Russell (cop. 1997-1998). Mecánica vectorial para ingenieros (6ª ed). Madrid [etc.]: McGraw-Hill.
• Cardona i Foix, Salvador, Clos Costa, Daniel (2000). Teoria de màquines. Barcelona: Edicions UPC.
• Riba i Romeva, Carles (2000). Mecanismes i màquines (2a ed). Barcelona: Edicions UPC.
• Erdman, Arthur G, Sandor, George N (1998). Diseño de mecanismos, : análisis y síntesis. México, D. F. [etc.]: Prentice Hall.
• Norton, Robert L (cop. 1995). Diseño de maquinaria, : una introducción a la síntesis y al análisis de mecanismos y máquinas. México [etc.]: McGraw-Hill.
• Ramón Moliner, Pedro (1972). Engranajes. [S.l. C.P.D.A.]: .
• Waldron, Kenneth J, Kinzel, Gary L (cop. 1999). Kinematics, dynamics, and design of machinery. New York [etc.]: John Wiley & Sons.
• Simón Mata, Antonio (2000). Fundamentos de teoría de máquinas (2ª ed). Madrid: Bellisco.
• Eckhardt, Homer D (1998). Kinematic design of machines and mechanisms. New York [etc.]: McGraw-Hill.
• Capdevila Pagés, Ramón, Pujol González, Jordi, Romeu Garbí, Jordi (2001). Mecánica, : problemas (2ª ed). Barcelona: Edicions UPC.
• Khamashta Shahin, Munir, Alvarez Martínez, Lorenzo, Capdevila Pagés, Ramón (1986). Problemas resueltos de cinemática de mecanismos planos. Barcelona: Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya (EUPC).
• Khamashta Shahin, Munir, Alvarez Martínez, Lorenzo, Capdevila Pagés, Ramón (DL 1988). Problemas resueltos de dinámica de mecanismos planos. Barcelona: Edicions de la Universitat Politècnica de Catalunya.
• Riba i Romeva, Carles (2001). Disseny de màquines (3a ed). Barcelona: Edicions UPC.
• Norton, Robert L (1999). Diseño de máquinas. México [etc.]: Prentice-Hall Hispanoamericana.
• Shigley, Joseph Edward, Mischke, Charles R (cop. 2002). Diseño en ingeniería mecánica (6ª ed). México [etc.]: McGraw-Hill.
• Riba i Romeva, Carles (1984). Selecció de materials en el projecte mecànic. Barcelona: ETSEIB. CPDA.
• Shigley, Joseph Edward, Mischke, Charles R (cop. 1990). Diseño en ingeniería mecánica (5ª ed. [inglesa, 4ª en español]). México, D.F. [etc.]: McGraw-Hill.
• Collins, Jack A (cop. 2003). Mechanical design of machine elements and machines, : a failure prevention perspective. New York [etc.]: John Wiley & Sons.
• Avilés, Rafael (cop. 2005). Análisis de fatiga en máquinas. Madrid: International Thomson Paraninfo.
• Pedrero Moya, José Ignacio, Fuentes Aznar, Alfonso (1999). Problemas de diseño de máquinas. Madrid: Universidad Nacional de Educación a Distancia.
• Roloff, Hermann, Matek, Wilhelm (2003). Maschinenelemente Aufgabensammlung, : Aufgaben, Lösungshinweise, Ergebnisse (12 überarbeitete und erweiterte Auflage). Wiesbaden: Vieweg.
• Pràctiques de mecànica i teoria de màquines (1998). Girona: Universitat de Girona. Departament d'Enginyeria Industrial.
• KMODDL - Reuleaux Collection of Mechanisms and Machines at Cornell University (2005). Recuperat 15/07/2005, a http://kmoddl.library.cornell.edu/rx_collection.php
• ASME - The American Society of Mechanical Engineers (2005). Recuperat 15/07/2005, a http://www.asme.org/
• INA FAG - Fundamentos técnicos [de rodamientos] (2005). Recuperat 15/07/2005, a http://medias.ina.de/medias/es!hp.tg/;aA8k1Vzhr7T7
• SKF - Interactive Engineering Catalogue (2005). Recuperat 15/07/2005, a http://www.skf.com/portal/skf/home/products
• SNR Roulements (2005). Recuperat 15/07/2005, a http://www.snr-bearings.com/portail/fr/fr-fr/
• MatWeb Materials Selection Guide (2005). Recuperat 15/07/2005, a http://www.matweb.com/tools/contents.asp
• Mechanical Engineering (1919). Nova York: American Society of Mechanical Engineers.

Activitats d'avaluació:

Mètodes docents:


Classes de teoria.

Fonamentació física.
Aplicació a elements constructius.
Tècniques de resolució de casos.


Classes de problemes. Intercalades amb les de teoria per il.lustrar conceptes i procediments.

Exercicis curts d’aplicació de procediments i formulacions.

Exercicis de desenvolupament analitzant conjunts o elements.

Exercicis de planteig on es parteixi d’esquemes relativament realistes i s’hagi d’arribar a l’esquematització prèvia a l’anàlisi.


Classes de pràctiques de laboratori.

Sessions tipus seminari amb discussió de casos i replanteig d’exercicis.

Observació de sistemes reals.



Classes d’aula informàtica.

Estudi dinàmic de mecanismes plans amb el programari WorkingModel-2D.

Estudi de la distribució de tensions en elements de màquines amb el programari ANSYS.

Procediment d'avaluació:

Examen

El contingut total de la matèria impartida s’avaluarà amb exàmens que estaran formats bàsicament per problemes. Aquests inclouran tant l’esquematització i el planteig, com la resolució i obtenció de resultats. Els problemes podran incorporar qüestions puntuals.
L'estudiant només podrà entrar a la sala d'examen el material d'escritori, una calculadora i els formularis i taules subministrats pel professor de l'assignatura a través de La meva UdG.

Avaluació continuada

A través de les sessions de pràctiques l’estudiant podrà participar en un procediment d’avaluació contínuada. Els estudiants formaran subgrups els membres dels quals treballaran conjuntament i rebran una qualificació comú. Durant les sessions i especialment en l’última sessió de cada quadrimestre el professor de pràctiques avaluarà l’aprenentatge dels estudiants en funció de la presentació d’informes i de la participació activa en les sessions (qüestions, resolució d’exercicis). Cada subgrup haurà de portar al dia un portafoli on acumularà tots els exercicis que hagi realitzat en el procediment d’avaluació contínuada. La matèria que s’avaluarà comprendrà tant les sessions de pràctiques com la teoria impartida fins al moment.

Criteri d’avaluació

L’avaluació de l’assignatura es fa en una primera convocatòria repartida en dos parcials (febrer i juny) i en una segona convocatòria de juliol.

Abans de cada parcial el professor de pràctiques publicarà la puntuació corresponent a cada estudiant (subgrup) en el procediment d’avaluació contínua (NAC). En l’examen de cada parcial l’estudiant obtindrà una puntuació (NEX).

En el primer i segon parcials la nota NPA corresponent es calcularà aplicant el següent:
• Si NEX és major o igual que 4 la nota del parcial serà la major entre NPA=0,75*NEX+0,25*NAC o NPA=NEX.
• Si NEX és menor que 4 la nota serà NPA=NEX.

En la primera convocatòria:
• Si NPA1>=4 i NPA2>=4, la nota que figurarà en actes serà N1=0,5*(NPA1+NPA2).
• Si l'estudiant no es presenta a tots dos parcials
-> si no ha realitzat l'avaluació continuada N1 = NP (no presentat)
-> si ha realitzat l'avaluació continuada N1 = 0,25*NAC
• Si NPA1 o NPA2 està per sota de 4, no es farà promig i caldrà anar a la segona convocatòria de tots els parcials no superats. En aquest cas N1 en actes no podrà passar de 4. La nota d’un parcial que s’hagi superat (NPA>=5) es guardarà per a la segona convocatòria.

En la segona convocatòria:
• Si es té un parcial aprovat es farà la part de l’examen corresponent al parcial no superat i s’obtindrà una nova nota NEX per a aquest parcial, amb la qual s’aplicaran de nou les regles descrites suara per a la primera convocatòria. No es guarden notes per als cursos següents.
• Si es fa l’examen complet i la puntuació obtinguda NEX és major que 4, la nota de la convocatòria serà la major entre N2=0,75*NEX+0,125*(NAC1+NAC2) o N2=NEX.
• Si es fa l’examen complet i la puntuació obtinguda NEX és menor que 4, la nota serà N2=NEX.
• Si l'estudiant no es presenta a la segona convocatòria
-> si no ha realitzat l'avaluació continuada N2 = NP (no presentat)
-> si ha realitzat l'avaluació continuada N2 = 0,25*NAC


Els parcials eliminen matèria pel que fa als tipus de problemes, però l’estudiant ha de poder fer ús, en qualsevol moment del curs, dels coneixements adquirits fins al moment.

Organització de les sessions de pràctiques:

Dues de les sessions de pràctiques del primer semestre i dues de les del segon es realitzaran en aules informàtiques amb les programaris WorkingModel2D i ANSYS respectivament.

Cal tenir en compte que, a causa de la disponibilitat d’aula informàtica, durant el segon semestre, els grups 3 i 4 que estan situats el dimecres al matí de 10 a 12 hores, hauran de realitzar les pràctiques d'ANSYS els dilluns de 15 a 17 hores.

Descripció de les pràctiques:

1- Esquematització de mecanismes. Graus de llibertat.
2- Quadrilàter articulat. Llei de Grashof. Beceroles de síntesi.
3- Dinàmica d’una màquina real: Compressor alternatiu.
4- WM2D: Estudi del mecanisme de retorn ràpid.
5- WM2D: Construcció d’un mecanisme i estudi del seu comportament.
6- Sessió seminari. Mètode del cas i recapitulació.

7- Transmissions per engranatges: Caixa de canvis.
8- Extensometria: Flexió composta. Concentració de tensions.
9- Extensometria dinàmica: càrregues d’impacte.
10- ANSYS: Models bàsics en 2D.
11- ANSYS: Models 3 D.
12- Sessió seminari. Mètode del cas i recapitulació.