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.

• Fonaments Físics de l’Enginyeria.
• Elasticitat i Resistència de Materials.
• Mecànica Bàsica.
• Fonaments de Ciència dels Materials.

1. Introducció.

Definició de màquina i mecanisme. Tipus de barres i de parells cinemàtics. Graus de llibertat. Criteri de Kutzbach.

2. Els mecanismes de barres articulades.

El quadrilàter articulat. Limitacions del moviment. Criteri de Grashof. Iniciació a la síntesi de quadrilàters.

3. Cinemàtica dels mecanismes.

Cinemàtica plana: Teorema de Kennedy-Aronhold. Parells superiors i mecanismes equivalents. Cinemàtica espaial: mecanismes esfèrics i espacials simples.

4. Recapitulació de dinàmica.

Introducció: Lleis de Newton. Principi de d'Alembert. treball i energia cinètica. Quantitat de moviment i teorema de l'impuls.

5. Modelització de màquines i mecanismes.

Models d'estudi dinàmic. Equacions de la dinàmica. Estudi dinàmic de les màquines (Sistemes articulats). Rodes motrius i traccionades (vehicles). Sistemes en cadena oberta.

Equilibrat de rotors. Reducció d'inèrcies. Procés d'arranc d'una màquina. Volants d'inèrcia.

6. Engranatges.

Geometria de l'engranatge: Definicions. Nomenclatura sobre l'engranatge recte. Generació. Problemes constructius: interferència, penetració, grau de recobriment. Característiques dels engranatges helicoïdals. Vis-sens-fi. Engranatges cònics i hiperbòlics.

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

7. Introducció al disseny mecànic.

Factors de disseny. El factor resistència. El càlcul per resistència.

8. Sol.licitacions en els elements de màquines.

Esquematització de màquines. Interpretació de muntatges i formes. Fluxes de força. Determinació de punts crítics.

9. Recapitulació de càlcul d’esforços.

Elements de màquines. Estat d’esforços (biaxial i triaxial). Estat de deformacions. Esforços en elements de màquines (pla i espai). Biga corba. Concentració d’esforços. Esforços de contacte (esforços de Hertz i passadors). Càlcul pel mètode dels elements finits.

10. Selecció del material en el projecte mecànic

Propietats dels materials mecànics. Grups de materials bàsics. Sensibilitat a la concentració d’esforços.

11. Falla estàtica dels elements mecànics

La resistència en els elements mecànics. Materials dúctils i materials fràgils. Resistència de materials dúctils. Resistència de materials fràgils. Efecte de la concentració d’esforços.

12. Falla per fatiga

Resistència a la fatiga. Factors correctors de la resistència a la fatiga. Esforços fluctuants. Esforços combinats.

13. Aplicació al càlcul d’una transmissió.

Càlcul d’eixos (fixos i rotatius) estàtic i a fatiga. Dimensionat d’engranatges de dentat recte (ruptura i desgast). Selecció de rodaments.

• 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 WorkingModel2D.
• Estudi de la distribució de tensions en elements de màquines amb el programari ANSYS.

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. En cada prova un 80% de la nota s’avaluarà sobre les sessions de teoria i problemes i un 20% de la nota sobre les sessions de pràctiques. 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.

Si cap dels dos parcials té una qualificació inferior a 4 i el promig és igual o superior a 5, l’assignatura s’aprovarà en primera convocatòria. Si un parcial s’aprova i l’altre no, només caldrà examinar-se en la segona convocatòria del parcial no superat. Si el resultat obtingut és igual o major que 4 podrà tornar a fer mitja.

Aquesta part s’avaluarà a través de problemes, que inclouran tant l’esquematització i el planteig, com la resolució obtenció de resultats. El problemes podran incorporan qüestions puntuals.

L'estudiant només podrà entrar a la sala d'examen el material d'escritori, calculadora i els formularis i taules subministrats pel professor de l'assignatura a través de La meva UdG.

Les pràctiques seran avaluades pel professor de pràctiques en funció de la presentació d’informes i de la participació activa en les sessions (qüestions, resolució d’exercicis). Els estudiants formaran petits grups els membres dels quals treballaran conjuntament i rebran una qualificació comú. Abans de cada parcial el professor de pràctiques publicarà la valoració dels grups. Si la valoració és inferior a 1 punt (sobre 2) les pràctiques no es consideraran superades. Llavors l’estudiant podrà ser avaluat d’aquesta part a través de qüestions i exercicis en l’examen. L’estudiant que hagi aprovat les pràctiques abans de l’examen podrà invertir el temps destinat a aquestes qüestions i exercicis a la part de teoria i problemes.

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 primer semestre, els grups 3 i 4 que estan situats el dimarts al matí de 8 a 10 hores, hauran de realitzar les pràctiques de WM2D els dilluns de 15 a 17 hores.

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.