Diseño de elementos de máquinas /
Robert L. Mott.
- 4ta. en inglés, 1era. en español.
- México : Pearson, 2006.
- 925 p. + 1 Cd Rom.
Incluye CD-ROM, NºI RE0012
CONTENIDO PARTE I Principios de diseño y análisis de esfuerzos 1 1 La naturaleza del diseño mecánico 2 Panorama 3 Usted es el diseñador 9 1-1 Objetivos de este capítulo 9 1-2 El proceso del diseño mecánico 9 1-3 Conocimientos necesarios en el diseño mecánico 11 1-4 Funciones, requisitos de diseño y criterios de evaluación 11 1-5 Ejemplo de la integración de los elementos de máquina en un diseño mecánico 14 1-6 Ayudas de cómputo en este libro 17 1-7 Cálculos de diseño 17 1-8 Tamaños básicos preferidos, roscas de tomillos y perfiles estándar 18 1-9 Sistemas de unidades 24 1-10 Diferencia entre peso, fuerza y masa 26 Referencias 27 Sitios de Internet 27 Problemas 28 2 Materiales en el diseño mecánico 29 Panorama 30 Usted es el diseñador 31 2-1 Objetivos de este capítulo 32 2-2 Propiedades de los materiales 32 2-3 Clasificación de metales y aleaciones 44 2-4 Variabilidad de los datos sobre propiedades de los materiales 45 2-5 Acero al carbón y aleado 46 2-6 Condiciones para aceros y tratamiento térmico 49 2-7 Aceros inoxidables 53 2-8 Acero estructural 54 2-9 Aceros para herramientas 54 2-10 Hierro colado 54 2-11 Metales pulverizados 56 2-12 Aluminio 57 2-13 Aleaciones de zinc 59 2-14 Titanio 60 2-15 Cobre, latón y bronce 60 2-16 Aleaciones a base de níquel 61 2-17 Plásticos 61 2-18 Materiales compuestos 65 2-19 Selección de materiales 77 Referencias 78 Sitios de Internet 79 Problemas 80 3 Análisis de esfuerzos y deformaciones 83 Panorama 84 Usted es el diseñador 85 3-1 Objetivos de este capítulo 89 3-2 Filosofía de un diseño seguro 89 3-3 Representación de esfuerzos en un elemento de esfuerzos 89 3-4 Esfuerzos directos: tensión y compresión 3-5 Deformación bajo una carga axial directa 3-6 Esfuerzo cortante directo 92 3-7 Relación entre par de torsión, potencia y velocidad de giro 94 3-8 Esfuerzo cortante torsional 95 3-9 Deformación por torsión 97 3-10 Torsión en miembros con sección transversal no circular 98 3-11 Torsión en tubos cerrados de pared delgada 100 3-12 Tubos abiertos y comparación con los tubos cerrados 100 3-13 Esfuerzo cortante vertical 102 3-14 Fórmulas especiales de esfuerzo cortante 104 3-15 Esfuerzo debido a flexión 105 3-16 Centro de flexión para vigas 107 3-17 Deflexiones en vigas 108 3-18 Ecuaciones para la forma de la viga flexionada 110 3-19 Vigas con momentos de flexión concentrados 112 3-20 Esfuerzos normales combinados: principio de superposición 117 3-21 Concentraciones de esfuerzos 119 3-22 Sensibilidad a la muesca y factor de reducción de resistencia 122 Referencias 123 Sitios de Internet 123 Problemas 123 4 Esfuerzos combinados y el círculo de Mohr 135 Panorama 136 Usted es el diseñador 136 4-1 Objetivos de este capítulo 138 4-2 Caso general de esfuerzos combinados 138 4-3 El círculo de Mohr 145 4-4 Problemas prácticos para el círculo de Mohr 151 4-5 Un caso: cuando ambos esfuerzos principales tienen el mismo signo 155 4-6 El círculo de Mohr para condiciones especiales de esfuerzos 158 4-7 Análisis de condiciones complejas de carga 161 Referencias 162 Sitios de Internet 162 Problemas 162 5 Diseño para distintos tipos de carga 163 Panorama 164 Usted es el diseñador 166 5-1 Objetivos de este capítulo 166 5-2 Tipos de carga y relación de esfuerzos 166 5-3 Resistencia a la fatiga 172 5-4 Resistencia a la fatiga real estimada 173 5-5 Problemas ejemplo para estimar la resistencia a la fatiga real 181 5-6 Filosofía de diseño 182 5-7 Factores de diseño 185 5-8 Predicciones de falla 186 5-9 Métodos de análisis de diseños 193 5-10 Procedimiento general de diseño 197 5-11 Ejemplos de diseño 200 5-12 Métodos estadísticos para el diseño 213 5-13 Vida finita y método de acumulación de daños 214 Referencias 218 Problemas 219 6 Columnas 229 Panorama 230 Usted es el diseñador 231 6-1 Objetivos de este capítulo 231 6-2 Propiedades de la sección transversal de una columna 232 6-3 Fijación de un extremo y longitud efectiva 232 6-4 Relación de esbeltez 234 6-5 Relación de esbeltez de transición 234 6-6 Análisis de columnas largas: la fórmula de Euler 235 6-7 Análisis de columnas cortas: la fórmula de J. B. Jonson 239 6-8 Hoja de cálculo para análisis de columnas 241 6-9 Formas eficientes de sección transversal de columnas 244 6-10 Diseño de columnas 245 6-11 Columnas torcidas 250 6-12 Columnas con carga excéntrica 251 Referencias 257 Problemas 257 PARTE II Diseño de una transmisión mecánica 261 7 Transmisiones por bandas y por cadenas 264 Panorama 265 Usted es el diseñador 267 7-1 Objetivos de este capítulo 267 7-2 Tipos de transmisiones por bandas 268 7-3 Transmisiones por bandas en V 269 7-4 Diseño de transmisiones por bandas en V 272 7-5 Transmisiones por cadenas 283 7-6 Diseño de transmisiones de cadenas 285 Referencias 296 Sitios de Internet 298 Problemas 298 8 Cinemática de los engranes 300 Panorama 301 Usted es el diseñador 305 8-1 Objetivos de este capítulo 306 8-2 Estilos de engranes rectos 306 8-3 Geometría de los engranes rectos: forma involuta del diente 307 8-4 Nomenclatura y propiedades del diente de engranes rectos 308 8-5 Interferencia entre dientes de engranes rectos 320 8-6 Relación de velocidades y trenes de engranes 322 8-7 Geometría de los engranes helicoidales 329 8-8 Geometría de los engranes cónicos 333 8-9 Tipos de engranes de tornillo sinfín 339 8-10 Geometría del tornillo y engrane sinfín 341 8-11 Geometría típica de los conjuntos de sinfín y corona 344 8-12 Valor de tren para trenes de engranajes complejos 347 8-13 Proposición de trenes de engranajes 350 Referencias 357 Sitios de Internet 357 Problemas 358 9 Diseño de engranes rectos 363 Panorama 364 Usted es el diseñador 365 9-1 Objetivos de este capítulo 365 9-2 Conceptos de los capítulos anteriores 366 9-3 Fuerzas, par torsional y potencia en engranes 367 9-4 Manufactura de engranes 370 9-5 Calidad de engranes 372 9-6 Números de esfuerzo admisibles 378 9-7 Materiales de los engranes metálicos 379 9-8 Esfuerzos en los dientes de engranes 385 9-9 Selección del material del engrane con base en el esfuerzo flexionante 394 9-10 Resistencia a la picadura de los dientes de engranes 399 9-11 Selección del material del engrane con base en el esfuerzo de contacto 402 9-12 Diseño de engranes rectos 407 9-13 Diseño de engranes con el sistema de módulo métrico 413 9-14 Diseño y análisis de engranes rectos asistido por computadora 415 9-15 Uso de la hoja de cálculo para el diseño de engranes rectos 419 9-16 Capacidad de transmisión de potencia 428 9-17 Consideraciones prácticas para engranes y su interfase con otros elementos 430 9-18 Engranes de plástico 434 Referencias 442 Sitios de Internet 443 Problemas 444 10 - Engranes helicoidales, cónicos y de tornillo sinfín y corona 449 Panorama 450 Usted es el diseñador 452 10-1 Objetivos de este capítulo 452 10-2 Fuerzas sobre los dientes de engranes helicoidales 452 10-3 Esfuerzos en los dientes de engranes helicoidales 455 10-4 Resistencia a la picadura de los dientes de engranes helicoidales 459 10-5 Diseño de engranes helicoidales 460 10-6 Fuerzas en los engranes cónicos rectos 463 10-7 Cargas sobre los cojinetes de ejes en engranes cónicos 465 10-8 Momentos flexionantes en ejes de engranes cónicos 470 10-9 Esfuerzos en los dientes de engranes cónicos rectos 470 10-10 Diseño de engranes cónicos por resistencia a la picadura 473 10-11 Fuerzas, fricción y eficiencia en conjuntos de tornillo sinfín y corona 475 10-12 Esfuerzos en los dientes de tornillos sinfines y coronas 481 10-13 Durabilidad de la superficie en transmisiones de tornillo sinfín y corona 482 Referencias 488 Sitios de Internet 489 Problemas 489 11 Cuñas, acoplamientos y sellos 491 Panorama 492 Usted es el diseñador 493 11-1 Objetivos de este capítulo 493 11-2 Cuñas 494 11-3 Materiales para las cuñas 498 11-4 Análisis de esfuerzos para determinar la longitud de las cuñas 499 11-5 Estrías 503 11-6 Otros métodos para fijar elementos en los ejes 508 11-7 Acoplamientos 513 11-8 Juntas universales 516 11-9 Anillos de retención y otros métodos de localización axial 518 11-10 Tipos de sellos 521 11-11 Materiales de los sellos 525 Referencias 526 Sitios de Internet 527 Problemas 528 12 Diseño de ejes 530 Panorama 531 Usted es el diseñador 532 12-1 Objetivos de este capítulo 532 12-2 Procedimiento para diseñar ejes 532 12-3 Fuerzas que ejercen los elementos de máquinas sobre los ejes 535 12-4 Concentraciones de esfuerzos en los ejes 12-5 Esfuerzos de diseño para ejes 543 12-6 Ejes sólo sometidos a flexión y a torsión 12-7 Ejemplo de diseño de un eje 548 12-8 Tamaños básicos recomendados para los ejes 552 12-9 Ejemplos adicionales de diseño 553 12-10 Hoja de cálculo auxiliar en el diseño de ejes 561 12-11 Rigidez del eje y consideraciones dinámicas 562 12-12 Ejes flexibles 563 Referencias 564 Sitios de Internet 564 Problemas 565 13 Tolerancias y ajustes 575 Panorama 576 Usted es el diseñador 577 13-1 Objetivos de este capítulo 577 13-2 Factores que afectan las tolerancias y los ajustes 578 13-3 Tolerancias, procesos de producción y costos 578 13-4 Tamaños básicos preferidos 581 13-5 Ajustes de holgura 581 13-6 Ajustes de interferencia 585 13-7 Ajustes de transición 586 13-8 Esfuerzos en ajustes forzados 587 13-9 Métodos generales para asignar tolerancias 591 13-10 Diseño de producto robusto 592 Referencias 594 Sitios de Internet 594 Problemas 595 14 Cojinetes con contacto de rodadura 597 Panorama 598 Usted es el diseñador 599 14-1 Objetivos de este capítulo 600 14-2 Tipos de cojinetes con contacto de rodadura 600 14-3 Rodamientos de empuje 604 14-4 Rodamientos montados 604 14-5 Materiales de los rodamientos 606 14-6 Relación entre carga y duración 606 14-7 Datos de los fabricantes de rodamientos 606 14-8 Duración de diseño 611 14-9 Selección de rodamientos: sólo cargas radiales 613 14-10 Selección de rodamientos: cargas radiales y de empuje, combinadas 614 14-11 Montaje de los rodamientos 616 14-12 Rodamientos de rodillos cónicos 618 14-13 Consideraciones prácticas en la aplicación de los rodamientos 621 14-14 Importancia del espesor de ]a película de aceite en los rodamientos 624 14-15 Cálculo de la duración bajo cargas variables 625 Referencias 627 Sitios de Internet 627 Problemas 628 15 Terminación del diseño de una transmisión de potencia 630 Panorama 631 15-1 Objetivos de este capítulo 631 15-2 Descripción de la transmisión de potencia a diseñar 631 15-3 Alternativas de diseño y selección del método de diseño 633 15-4 Opciones de diseño para el reductor de engranes 635 15-5 Proposición general y detalles de diseño del reductor 635 15-6 Detalles finales de diseño para los ejes 652 15-7 Dibujo del conjunto 655 Referencias 657 Sitíos de Internet 657 PARTE III Detalles de diseño y otros elementos de máquinas 659 16 Cojinetes de superficie plana 660 Panorama 661 Usted es el diseñador 663 16-1 Objetivos de este capítulo 663 16-2 La tarea de diseñar un cojinete 663 16-3 El parámetro un/p del cojinete 665 16-4 Materiales para cojinetes 666 16-5 Diseño de cojinetes con lubricación 668 16-6 Cojinetes con lubricación hidrodinámica de película completa 674 16-7 Diseño de cojinetes con lubricación hidrodinámica de película completa 675 16-8 Consideraciones prácticas para los cojinetes de superficie plana 682 16-9 Cojinetes hidrostáticos 683 16-10 Tribología: Fricción, lubricación y desgaste 687 Referencias 691 Sitios de Internet 692 Problemas 693 17 Elementos con movimiento lineal 694 Panorama 695 Usted es el diseñador 698 17-1 Objetivos de este capítulo 698 17-2 Tornillos de potencia 699 17-3 Tornillos de bolas 704 17-4 Consideraciones de aplicación para tornillos de potencia y tornillos de bolas 707 Referencias 709 Sitios de Internet 709 Problemas 709 18 Sujetadores 711 Panorama 712 Usted es el diseñador 713 18-1 Objetivos de este capítulo 714 18-2 Materiales para pernos y sus resistencias 714 18-3 Designaciones de roscas y área de esfuerzo 717 18-4 Carga de sujeción y apriete de las uniones atornilladas 719 18-5 Fuerza aplicada externamente sobre una unión atornillada 722 18-6 Resistencia al arranque de rosca 723 18-7 Otros tipos de sujetadores y accesorios 724 18-8 Otros métodos de sujeción y unión 726 Referencias 727 Sitios de Internet 727 Problemas 728 19 Resortes 729 Panorama 730 Usted es el diseñador 731 19-1 Objetivos de este capítulo 732 19-2 Tipos de resortes 732 19-3 Resortes helicoidales de compresión 735 19-4 Esfuerzos y deflexiones en resortes helicoidales de compresión 744 19-5 Análisis de las características de los resortes 746 19-6 Diseño de resortes helicoidales de compresión 749 19-7 Resortes de extensión 757 19-8 Resortes helicoidales de torsión 762 19-9 Perfeccionamiento de los resortes mediante remachado por munición 769 19-10 Fabricación de resortes 770 Referencias 770 Sitios de Internet 770 Problemas 771 20 Bastidores de máquina, conexiones atornilladas y uniones soldadas 773 Panorama 774 Usted es el diseñador 775 20-1 Objetivos de este capítulo 775 20-2 Bastidores y estructuras de máquinas 776 20-3 Juntas atornilladas y con cargas excéntricas 780 20-4 Uniones soldadas 783 Referencias 792 Sitios de Internet 792 Problemas 793 21 Motores eléctricos y controles 795 Panorama 796 Usted es el diseñador 797 21-1 Objetivos de este capítulo 797 21-2 Factores de selección de motores 798 21-3 Energía de corriente alterna e información general sobre motores de CA 799 21-4 Principios de operación de los motores de inducción para CA 800 21-5 Funcionamiento del motor de CA 802 21-6 Motores rifásicos de inducción, de jaula de ardilla 803 21-7 Motores monofásicos 806 21-8 Tipos de armazones y cajas para motores de CA 808 21-9 Controles para motores de CA 811 21-10 Corriente directa 820 21-11 Motores de corriente directa 821 21-12 Control de motores de corriente directa 824 21-13 Otros tipos de motores 824 Referencias 826 Sitios de Internet 827 Problemas 827 22 Embragues y frenos 830 Panorama 831 Usted es el diseñador 833 22-1 Objetivos de este capítulo 833 22-2 Descripciones de los embragues y los frenos 833 22-3 Tipos de embragues y frenos de fricción 835 22-4 Parámetros de funcionamiento 840 22-5 Tiempo necesario para acelerar una carga 841 22-6 Inercia de un sistema en función de la velocidad del eje del embrague 844 22-7 Inercia efectiva de cuerpos en movimiento lineal 845 22-8 Absorción de energía: necesidades de disipación de calor 846 22-9 Tiempo de respuesta 847 22-10 Materiales de fricción y coeficientes de fricción 849 22-11 Embrague o freno de placa 851 22-12 Frenos de disco calibrador 854 22-13 Embrague o freno de cono 854 22-14 Frenos de tambor 855 22-15 Frenos de banda 860 22-16 Otros tipos de embragues y frenos 862 Referencias 864 Sitios de Internet 864 Problemas 865 23 Proyectos de diseño 867 23-1 Objetivos de este capítulo 868 23-2 Proyectos de diseño 868 APENDICE A-1 Apéndice 1 Propiedades de las áreas A-1 Apéndice 2 Tamaños y roscas básicos preferido de tornillos A-3 Apéndice 3 Propiedades de diseño para los aceros al carbón y aleados A-6 Apéndice 4 Propiedades de los aceros con tratamiento térmico A-8 Apéndice 5 Propiedades de los aceros cementados A-11 Apéndice 6 Propiedades de los aceros inoxidables A-12 Apéndice 7 Propiedades de los aceros estructurales A-13 Apéndice 8 Propiedades de diseño para el hierro colado A-14 Apéndice 9 Propiedades típicas del aluminio A-15 Apéndice 10 Propiedades típicas de las aleacione de zinc colado A-16 Apéndice 11 Propiedades de las aleaciones de titanio A-16 Apéndice 12 Propiedades de los bronces A-17 Apéndice 13 Propiedades típicas de algunos plásticos seleccionados A-17 Apéndice 14 Fórmulas para deflexión de vigas A -18 Apéndice 15 Factores de concentración de esfuerzos A-27 Apéndice 16 Perfiles estructurales de acero A-31 Apéndice 17 Perfiles estructurales de aluminio A-37 Apéndice 18 Factores de conversión A-39 Apéndice 19 Tabla de conversión de durezas A-40 Apéndice 20 Factor de geometría I para picadura en engranes recto A-41 Respuestas a problemas seleccionados R-44
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DISEÑO MECANICO TRANSMISION MECANICA ELEMENTOS DE LAS MAQUINAS