TY - BOOK AU - Norton,Robert L. TI - Diseño de máquinas: un enfoque integrado SN - 9786073205894 PY - 2011/// CY - México PB - Prentice Hall KW - DISEÑO DE MAQUINAS N1 - Esta nueva edición ofrece métodos y técnicas que aprovechen totalmente el análisis asistido por computadora. El texto enfatiza tanto el análisis como el diseño y la síntesis. Los problemas resueltos los estudios de caso y las técnicas de solución se explican con todo detalle y son relativamente independientes. Capítulo inédito acerca del diseño de soldaduras presenta los datos y métodos más recientes sobre el tema. En el CD-ROM se incluyen las soluciones de FEA de modelos en Solidworks® para varios estudios de caso así como muchos problemas asignados de geometría con la finalidad de acelerar las soluciones de FEA de esos problemas a juicio del profesor; En la página de la Editorial se dispone de este link con información complementaria. http://recursosmcc.pearsonenespanol.com/Norton; Acompañado de un CD Rom (Nro. Inv. RE1141); CAPÍTULO 1 DETERMINACIÓN DE CARGAS 1 1.0 INTRODUCCIÓN 3 1.1 CLASES DE CARGA 3 1.2 DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE 5 1.3 ANÁLISIS DE CARGAS 6 Análisis tridimensional 6 Análisis bidimensional 7 Análisis de cargas estáticas 8 1.4 ESTUDIOS DE CASO DE CARGA ESTÁTICA BIDIMENSIONAL 8 Estudio de Caso 1A: Análisis de carga de la palanca de freno manual de una bicicleta 9 Estudio de Caso 2A: Análisis de carga de una pinza de presión operada manualmente 14 Estudio de Caso 3A: Análisis de carga de un gato de tijera para automóvil 18 1.5 ESTUDIO DE CASO DE CARGA ESTÁTICA TRIDIMENSIONAL 23 Estudio de Caso 4A: Análisis de carga del brazo del freno de una bicicleta 24 1.6 ESTUDIO DE CASO DE CARGA DINÁMICA 28 Estudio de Caso 5A: Análisis de carga de un mecanismo de cuatro barras 28 1.7 CARGAS POR VIBRACIÓN 31 Frecuencia natural 32 Fuerzas dinámicas 34 Estudio de Caso 5B: Medición de la carga dinámica en el mecanismo de cuatro barras 35 1.8 CARGAS DE IMPACTO 36 Método de la energía 37 1.9 CARGA EN UNA VIGA 41 Cortante y momento 41 Funciones de singularidad 42 Superposición 52 1.10 RESUMEN 53 Ecuaciones importantes usadas en este capítulo 54 1.11 REFERENCIAS 55 1.12 REFERENCIAS WEB 56 1.13 BIBLIOGRAFÍA 56 1.14 PROBLEMAS 56 CAPÍTULO 2 ESFUERZO, DEFORMACIÓN UNITARIA Y DEFLEXIÓN 69 2.0 INTRODUCCIÓN 69 2.1 ESFUERZO 69 2.2 DEFORMACIÓN UNITARIA 73 2.3 ESFUERZOS PRINCIPALES 73 2.4 ESFUERZO PLANO Y DEFORMACIÓN PLANA 76 Esfuerzo plano 76 Deformación plana 76 2.5 CÍRCULOS DE MOHR 76 2.6 ESFUERZOS APLICADOS CONTRA ESFUERZOS PRINCIPALES 81 2.7 TENSIÓN AXIAL 82 2.8 ESFUERZO CORTANTE DIRECTO, ESFUERZOS DE CONTACTO Y DESGARRAMIENTO 83 Cortante directo 83 Presión de contacto directa 84 Falla por desgarramiento 84 2.9 VIGAS Y ESFUERZOS DE FLEXIÓN 84 Vigas con flexión pura 85 Cortante debido a cargas transversales 88 2.10 DEFLEXIÓN EN VIGAS 92 Deflexión por funciones de singularidad 94 Vigas estáticamente indeterminadas 101 2.11 MÉTODO DE CASTIGLIANO 103 Deflexión por el método de Castigliano 105 Determinación de reacciones redundantes con el método de Castigliano 105 2.12 TORSIÓN 107 2.13 ESFUERZOS COMBINADOS 113 2.14 RAZONES DEL RESORTE 115 2.15 CONCENTRACIÓN DEL ESFUERZO 116 Concentración de esfuerzo bajo carga estática 117 Concentración de esfuerzos con carga dinámica 118 Determinación de los factores de concentración de esfuerzos geométricos 118 Diseño para eliminar concentraciones de esfuerzos 121 2.16 COMPRESIÓN AXIAL: COLUMNAS 123 Razón de esbeltez 123 Columnas cortas 123 Columnas largas 123 Condiciones de extremo 125 Columnas intermedias 127 Columnas excéntricas 130 2.17 ESFUERZOS EN CILINDROS 133 Cilindros de pared gruesa 134 Cilindros de pared delgada 135 2.18 ESTUDIOS DE CASO DE ESFUERZO ESTÁTICO Y ANÁLISIS DE DEFLEXIÓN 135 Estudio de Caso 1B: Esfuerzo en la palanca del freno de una bicicleta y análisis de deflexión 136 Estudio de Caso 2B: Análisis de esfuerzo y deflexión de una pinza de presión 139 Estudio de Caso 3B: Análisis de esfuerzos y deflexiones en un gato de tijera para automóvil 144 Estudio de Caso 4B: Análisis de esfuerzo en el brazo del freno de una bicicleta 147 2.19 RESUMEN 151 Ecuaciones importantes utilizadas en este capítulo 154 2.20 REFERENCIAS 157 2.21 BIBLIOGRAFÍA 158 2.22 PROBLEMAS 158 CAPÍTULO 3 TEORÍAS DE FALLAS ESTÁTICAS 173 3.0 INTRODUCCIÓN 173 3.1 FALLA DE MATERIALES DÚCTILES BAJO CARGA ESTÁTICA 175 Teoría de Von Mises-Hencky o de energía de distorsión 176 Teoría del esfuerzo cortante máximo 182 Teoría del esfuerzo normal máximo 184 Comparación de datos experimentales con las teorías de fallas 184 3.2 FALLA DE MATERIALES FRÁGILES BAJO CARGAS ESTÁTICAS 188 Materiales uniformes y no uniformes 188 La teoría de Coulomb-Mohr 189 La teoría de Mohr modificada 190 3.3 MECÁNICA DE LA FRACTURA 195 Teoría de la mecánica de fractura 196 Tenacidad a la fractura Kc 199 3.4 USO DE TEORÍAS DE FALLA POR CARGA ESTÁTICA 203 3.5 ESTUDIOS DE CASO CON ANÁLISIS DE FALLAS ESTÁTICAS 204 Estudio de Caso 1C: Análisis de falla de la palanca del freno de una bicicleta 204 Estudio de Caso 2C: Análisis de falla de una pinza de presión 207 Estudio de Caso 3C: Análisis de fallas de un gato de tijera para automóvil 210 Estudio de Caso 4C: Factores de seguridad para el brazo del freno de una bicicleta 212 3.6 RESUMEN 215 Ecuaciones importantes usadas en este capítulo 216 3.7 REFERENCIAS 218 3.8 BIBLIOGRAFÍA 219 3.9 PROBLEMAS 220 CAPÍTULO 4 TEORÍAS DE FALLA POR FATIGA 233 4.0 INTRODUCCIÓN 233 Historia de las fallas por fatiga 233 4.1 MECANISMO DE LA FALLA POR FATIGA 236 Fase de inicio de la grieta 237 Fase de propagación de la grieta 237 Fractura 238 4.2 MODELOS DE FALLA POR FATIGA 239 Regímenes de fatiga 239 El procedimiento de esfuerzo-vida 241 El procedimiento deformación-vida 241 El procedimiento de LEFM 241 4.3 CONSIDERACIONES DEL DISEÑO DE MÁQUINAS 242 4.4 CARGAS POR FATIGA 243 Carga en máquinas rotatorias 243 Carga de equipo en servicio 244 4.5 CRITERIO DE FALLA PARA MEDICIÓN DE LA FATIGA 245 Ciclo de esfuerzo invertido 246 Esfuerzos medio y alternativo combinados 252 Criterio de mecánica de la fractura 253 Pruebas en montajes reales 256 4.6 ESTIMACIÓN DEL CRITERIO DE FALLA POR FATIGA 257 Estimación de la resistencia a la fatiga teórica o el límite de resistencia a la fatiga 258 Factores de corrección para la resistencia a la fatiga teórica o el límite de resistencia a la fatiga 260 Cálculo de la resistencia a la fatiga corregida o límite de resistencia a la fatiga corregido 267 Creación de diagramas S-N estimados 267 4.7 MUESCAS Y CONCENTRACIONES DE ESFUERZOS 272 Sensibilidad a la muesca 273 4.8 ESFUERZOS RESIDUALES 277 4.9 DISEÑO PARA LA FATIGA DE ALTO CICLO 282 4.10 DISEÑO PARA ESFUERZOS UNIAXIALES TOTALMENTE INVERTIDOS 282 Pasos de diseño para esfuerzo totalmente invertido con carga uniaxial 283 4.11 DISEÑO PARA ESFUERZOS UNIAXIALES FLUCTUANTES 290 Elaboración del diagrama de Goodman modificado 291 Aplicación de los efectos de concentración de esfuerzos con esfuerzos fluctuantes 294 Determinación del factor de seguridad con esfuerzos variables 296 Pasos de diseño para esfuerzos fluctuantes 299 4.12 DISEÑO PARA ESFUERZOS MULTIAXIALES DE FATIGA 306 Relaciones de frecuencia y fase 307 Esfuerzos multiaxiales simples totalmente invertidos 307 Esfuerzos multiaxiales fluctuantes simples 308 Esfuerzos multiaxiales complejos 309 4.13 PROCEDIMIENTO GENERAL PARA EL DISEÑO CON FATIGA DE ALTO CICLO 311 4.14 ESTUDIO DE CASO DE DISEÑO POR FATIGA 316 Estudio de Caso 6: Rediseño de un transportador que falla en un telar a chorro de agua 317 4.15 RESUMEN 329 Ecuaciones importantes usadas en este capítulo 330 4.16 REFERENCIAS 333 4.17 BIBLIOGRAFÍA 336 4.18 PROBLEMAS 337 CAPÍTULO 5 FALLA DE SUPERFICIES 349 5.0 INTRODUCCIÓN 349 5.1 GEOMETRÍA DE LA SUPERFICIE 351 5.2 SUPERFICIES APAREADAS 353 5.3 FRICCIÓN 354 Efecto de la aspereza sobre la fricción 355 Efecto de la velocidad sobre la fricción 355 Fricción por rodamiento 355 Efecto del lubricante sobre la fricción 356 5.4 DESGASTE ADHESIVO 356 Coeficiente de desgaste adhesivo 359 5.5 DESGASTE ABRASIVO 360 Materiales abrasivos 363 Materiales con resistencia a la abrasión 363 5.6 DESGASTE POR CORROSIÓN 364 Fatiga por corrosión 365 Corrosión por frotamiento 365 5.7 FATIGA SUPERFICIAL 366 5.8 CONTACTO ESFÉRICO 368 Presión de contacto y huella de contacto en contacto esférico 368 Distribuciones del esfuerzo estático en el contacto esférico 370 5.9 CONTACTO CILÍNDRICO 374 Presión de contacto y huella de contacto en el contacto cilíndrico paralelo 374 Distribuciones de esfuerzo estático en el contacto cilíndrico paralelo 375 5.10 CONTACTO GENERAL 378 Presión de contacto y huella de contacto en el contacto general 378 Distribuciones de esfuerzos en el contacto general 380 5.11 ESFUERZOS DE CONTACTO DINÁMICOS 383 Efecto de la componente de deslizamiento sobre esfuerzos de contacto 383 5.12 MODELOS DE FALLA POR FATIGA SUPERFICIAL: CONTACTO DINÁMICO 391 5.13 RESISTENCIA A LA FATIGA SUPERFICIAL 394 5.14 RESUMEN 400 Diseño para evitar fallas superficiales 401 Ecuaciones importantes utilizadas en este capítulo 402 5.15 REFERENCIAS 404 5.16 PROBLEMAS 406 CAPÍTULO 6 EJES, CUÑAS Y ACOPLAMIENTOS 411 6.0 INTRODUCCIÓN 411 6.1 EJES CARGADOS 411 6.2 SUJECIONES Y CONCENTRACIONES DE ESFUERZOS 413 6.3 MATERIALES PARA EJES 415 6.4 POTENCIA DEL EJE 415 6.5 CARGAS SOBRE EJES 416 6.6 ESFUERZOS EN EL EJE 416 6.7 FALLA DEL EJE POR CARGAS COMBINADAS 417 6.8 DISEÑO DE EJES 418 Consideraciones generales 418 Diseño para ciclo de flexión y torsión constantes invertidas 419 Diseño con flexión y torsión fluctuantes 421 6.9 DEFLEXIÓN EN EJES 428 Ejes como vigas 429 Ejes como barras de torsión 429 6.10 CUÑAS Y CUÑEROS 432 Cuñas paralelas 432 Cuñas cónicas 433 Cuñas Woodruff 434 Esfuerzos en cuñas 434 Materiales para cuñas 435 Diseño de cuñas 435 Concentraciones de esfuerzos en cuñeros 436 6.11 RANURAS 440 6.12 AJUSTES DE INTERFERENCIA 442 Esfuerzos en ajustes de interferencia 442 Concentración de esfuerzos en ajustes de interferencia 443 Desgaste por frotamiento con corrosión 444 6.13 DISEÑO DE VOLANTES 447 Variación de la energía en un sistema en rotación 448 Determinación de la inercia del volante 450 Esfuerzos en volantes 452 Criterio de falla 453 6.14 VELOCIDADES CRÍTICAS EN EJES 455 Vibración lateral de flechas y vigas: método de Rayleigh 458 Cabeceo de ejes 459 Vibración torsional 461 Dos discos sobre un eje común 462 Discos múltiples sobre una flecha común 463 Control de las vibraciones torsionales 464 6.15 ACOPLAMIENTOS 466 Acoplamientos rígidos 467 Acoplamientos flexibles 468 6.16 ESTUDIO DE CASO 470 Diseño del eje de transmisión de un compresor portátil de aire 470 Estudio de Caso 8B: Diseño preliminar de los ejes del tren de transmisión de un compresor 470 6.17 RESUMEN 474 6.18 REFERENCIAS 476 6.19 PROBLEMAS 477 CAPÍTULO 7 COJINETES Y LUBRICACIÓN 485 7.0 INTRODUCCIÓN 485 Advertencia 487 7.1 LUBRICANTES 487 7.2 VISCOSIDAD 489 7.3 TIPOS DE LUBRICACIÓN 490 Lubricación de película completa 491 Lubricación límite 493 7.4 COMBINACIONES DE MATERIALES EN COJINETES DE DESLIZAMIENTO 493 7.5 TEORÍA DE LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA 494 Ecuación de Petroff para torque sin carga 495 Ecuación de Reynolds para cojinetes planos excéntricos 496 Pérdida de torque y potencia en cojinetes planos 501 7.6 DISEÑO DE COJINETES HIDRODINÁMICOS 502 Diseño del factor de carga: El número de Ocvirk 502 Procedimientos de diseño 504 7.7 CONTACTOS NO CONCORDANTES 508 7.8 COJINETES DE ELEMENTOS RODANTES 515 Comparación de cojinetes rodantes y deslizantes 516 Tipos de cojinetes de elementos rodantes 516 7.9 FALLA DE COJINETES DE ELEMENTOS RODANTES 520 7.10 SELECCIÓN DE COJINETES DE ELEMENTOS RODANTES 521 Valor C de la carga dinámica básica 521 Valor modificado de la vida del cojinete 522 Valor C0 para carga estática básica 523 Cargas radiales y de empuje combinadas 524 Procedimientos de cálculo 525 7.11 DETALLES DEL MONTAJE DEL COJINETE 527 7.12 COJINETES ESPECIALES 528 7.13 ESTUDIO DE CASO 530 Estudio de Caso 10B: Diseño de cojinetes hidrodinámicos para un dispositivo de prueba de levas 530 7.14 RESUMEN 532 Ecuaciones importantes usadas en este capítulo 533 7.15 REFERENCIAS 535 7.16 PROBLEMAS 537 CAPÍTULO 8 ENGRANES RECTOS 543 8.0 INTRODUCCIÓN 543 8.1 TEORÍA DEL DIENTE DE ENGRANE 545 Ley fundamental del engranaje 545 Dientes con forma de involuta 546 Ángulo de presión 547 Geometría del engranaje 548 Piñón y cremallera 549 Cambio de la distancia entre centros 549 Holgura (juego) 551 Movimiento relativo del diente 551 8.2 NOMENCLATURA DEL DIENTE DEL ENGRANE 551 8.3 INTERFERENCIA Y REBAJE ENTRE DIENTES 554 Formas de dientes de adendo desigual 555 8.4 RAZÓN DE CONTACTO 556 8.5 TRENES DE ENGRANES 558 Trenes de engranes simples 558 Trenes de engranes compuestos 559 Trenes compuestos invertidos 560 Trenes de engranes planetarios o epicíclicos 561 8.6 MANUFACTURA DE ENGRANES 564 Formado de dientes de engrane 564 Maquinado 565 Procesos de rectificado 565 Procesos de acabado 567 Calidad del engrane 567 8.7 CARGA SOBRE ENGRANES RECTOS 568 8.8 ESFUERZOS EN ENGRANES RECTOS 570 Esfuerzos de flexión 571 Esfuerzos superficiales 580 8.9 MATERIALES PARA ENGRANES 584 Resistencia de materiales 585 Resistencias de la AGMA de fatiga a la flexión en materiales para engranes 586 Resistencias a la fatiga superficial de la AGMA para materiales de engranes 587 8.10 LUBRICACIÓN DE ENGRANAJES 594 8.11 DISEÑO DE ENGRANES RECTOS 594 8.12 ESTUDIO DE CASO 596 Estudio de Caso 8C: Diseño de engranes rectos para el tren impulsor de un compresor 596 8.13 RESUMEN 600 Ecuaciones importantes utilizadas en este capítulo 602 8.14 REFERENCIAS 603 8.15 PROBLEMAS 604 CAPÍTULO 9 ENGRANES HELICOIDALES, CÓNICOS Y DE TORNILLO SIN FIN 609 9.0 INTRODUCCIÓN 609 9.1 ENGRANES HELICOIDALES 609 Geometría del engrane helicoidal 611 Fuerzas en un engrane helicoidal 612 Número virtual de dientes 613 Razones de contacto 614 Esfuerzos en engranes helicoidales 614 9.2 ENGRANES CÓNICOS 622 Geometría y nomenclatura del engrane cónico 623 Montaje de un engrane cónico 624 Fuerzas sobre engranes cónicos 624 Esfuerzos en engranes cónicos 625 9.3 ENGRANES DE TORNILLOS SIN FIN 630 Materiales para engranajes sin fin 632 Lubricación de engranajes sin fin 632 Fuerzas en los engranajes sin fin 632 Geometría de un engranaje sin fin 632 Métodos de medición 633 Procedimiento de diseño de engranajes sin fin 635 9.4 ESTUDIO DE CASO 636 Estudio de Caso 9B: Diseño de un engranaje sin fi n de reducción de velocidad para la grúa de un malacate 636 9.5 RESUMEN 639 Ecuaciones importantes utilizadas en este capítulo 641 9.6 REFERENCIAS 643 9.7 PROBLEMAS 644 CAPÍTULO 10 DISEÑO DE RESORTES 647 10.0 INTRODUCCIÓN 647 10.1 CONSTANTE DE RESORTE 647 10.2 CONFIGURACIONES DE RESORTE 650 10.3 MATERIALES PARA RESORTES 652 Alambre para resortes 652 Resortes de tiras planas 655 10.4 RESORTES HELICOIDALES DE COMPRESIÓN 657 Longitudes del resorte 658 Detalles de extremos 658 Espiras activas 659 Índice de resorte 659 Deflexión del resorte 659 Constante de resorte 659 Esfuerzos en las espiras de un resorte helicoidal de compresión 660 Resortes con espiral helicoidal de alambre que no está redondeado 661 Esfuerzos residuales 662 Pandeo en resortes de compresión 664 Oscilación en resortes de compresión 664 Resistencias permisibles para resortes de compresión 665 Diagrama S-N de corte por torsión para el alambre de un resorte 666 Diagrama de Goodman modificado para un resorte de alambre 668 10.5 DISEÑO DE RESORTES HELICOIDALES DE COMPRESIÓN PARA CARGA ESTÁTICA 670 10.6 DISEÑO DE RESORTES HELICOIDALES DE COMPRESIÓN CON CARGA DE FATIGA 674 10.7 RESORTES HELICOIDALES DE EXTENSIÓN 682 Espiras activas en los resortes de extensión 683 Constante de resorte en resortes de extensión 683 Índice de resorte en los resortes de extensión 683 Precarga de la espira en resortes de extensión 683 Deflexión en resortes de extensión 684 Esfuerzos en la espira en resortes de extensión 684 Esfuerzos en los extremos en resortes de extensión 684 Oscilaciones en resortes de extensión 685 Resistencias de materiales para resortes de extensión 685 Diseño de resortes helicoidales de extensión 686 10.8 RESORTES HELICOIDALES DE TORSIÓN 693 Terminología de los resortes de torsión 694 Número de espiras en resortes de torsión 694 Deflexión en resortes de torsión 694 Constante de resorte en resortes de torsión 695 Cierre de la espira 695 Esfuerzos en la espira de resortes de torsión 695 Parámetros del material para resortes de torsión 696 Factores de seguridad para resortes de torsión 697 Diseño de resortes helicoidales de torsión 698 10.9 ARANDELAS PARA RESORTES BELLEVILLE 700 Función carga-deflexión en arandelas Belleville 702 Esfuerzos en arandelas Belleville 703 Carga estática en arandelas Belleville 704 Carga dinámica 704 Resortes apilados 704 Diseño de resortes Belleville 705 10.10 ESTUDIOS DE CASO 707 Diseño de un resorte de retorno en una máquina para probar levas 707 Estudio de Caso 10C: Diseño de un resorte de retorno del brazo seguidor de una leva 708 10.11 RESUMEN 712 Ecuaciones importantes utilizadas en este capítulo 713 10.12 REFERENCIAS 715 10.13 PROBLEMAS 716 CAPÍTULO 11 TORNILLOS Y SUJETADORES 721 11.0 INTRODUCCIÓN 721 11.1 PERFILES DE CUERDAS ESTÁNDARES 724 Área de esfuerzo a la tensión 725 Dimensiones estándares de cuerda 726 11.2 TORNILLOS DE POTENCIA 727 Cuerdas cuadradas, Acme y reforzadas 727 Aplicación de tornillos de potencia 728 Análisis de fuerza y torque en un tornillo de potencia 730 Coeficientes de fricción 731 Autobloqueo y retroceso en tornillos de potencia 732 Eficiencia del tornillo 733 Tornillos de bolas 734 11.3 ESFUERZOS EN CUERDAS 736 Esfuerzo axial 737 Esfuerzo cortante 737 Esfuerzo de torsión 738 11.4 TIPOS DE TORNILLOS SUJETADORES 738 Clasificación por su uso esperado 739 Clasificación por tipo de cuerda 739 Clasificación por forma de cabeza 739 Tuercas y arandelas 741 11.5 FABRICACIÓN DE SUJETADORES 742 11.6 RESISTENCIAS DE PERNOS ESTÁNDARES Y DE TORNILLOS DE MÁQUINA 743 11.7 SUJETADORES PRECARGADOS A LA TENSIÓN 744 Pernos precargados bajo carga estática 747 Pernos precargados bajo carga dinámica 752 11.8 DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE RIGIDEZ EN LA JUNTA 757 Juntas de dos placas del mismo material 759 Juntas con dos placas de materiales diferentes 760 Juntas con empaques 761 11.9 CONTROL DE LA PRECARGA 766 El método de giro de la tuerca 767 Sujetadores de torque limitado 767 Arandelas indicadoras de carga 767 Esfuerzos de torsión debidos a torques aplicados a los pernos 768 11.10 SUJETADORES EN CORTANTE 769 Pasadores de espiga 770 Centroides de grupos de sujetadores 771 Determinación de las cargas de cortante en sujetadores 772 11.11 ESTUDIO DE CASO 774 Diseño de los pernos de un compresor de aire 774 Estudio de Caso 8D: Diseño de los perros de un compresor de aire 774 11.12 RESUMEN 779 Ecuaciones importantes utilizadas en este capítulo 780 11.13 REFERENCIAS 782 11.14 BIBLIOGRAFÍA 783 11.15 PROBLEMAS 783 CAPÍTULO 12 SOLDADURA 789 12.0 INTRODUCCIÓN 789 12.1 PROCESOS DE SOLDADURA 791 Tipos de soldadura de uso común 792 ¿Por qué un diseñador debe intervenir en el proceso de soldadura? 793 12.2 JUNTAS SOLDADAS Y TIPOS DE SOLDADURA 793 Preparación de la junta 795 Especificación de la soldadura 795 12.3 PRINCIPIOS DE DISEÑO DE SOLDADURA 796 12.4 CARGA ESTÁTICA EN SOLDADURAS 798 12.5 RESISTENCIA ESTÁTICA DE SOLDADURAS 798 Esfuerzos residuales en soldaduras 799 Dirección de la carga 799 Esfuerzo cortante permisible, en soldaduras de filete y con PJP cargadas estáticamente 799 12.6 CARGA DINÁMICA EN SOLDADURAS 802 Efecto del esfuerzo medio sobre la resistencia a la fatiga en un ensamble soldado 802 ¿Son necesarios los factores de corrección para la resistencia a la fatiga de ensambles soldados? 802 Efecto de la configuración del ensamble soldado sobre la resistencia a la fatiga 803 ¿Existe un límite de resistencia a la fatiga para las soldaduras? 807 ¿Falla por fatiga en carga de compresión? 808 12.7 CONSIDERAR LA SOLDADURA COMO UNA LÍNEA 809 12.8 PATRONES DE SOLDADURAS CARGADAS EXCÉNTRICAMENTE 815 12.9 CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA ENSAMBLES SOLDADOS EN MÁQUINAS 816 12.10 RESUMEN 817 Ecuaciones importantes utilizadas en este capítulo 818 12.11 REFERENCIAS 818 12.12 PROBLEMAS 819 CAPÍTULO 13 EMBRAGUES Y FRENOS 821 13.0 INTRODUCCIÓN 821 13.1 TIPOS DE FRENOS Y EMBRAGUES 823 13.2 SELECCIÓN Y ESPECIFICACIÓN DE EMBRAGUES Y FRENOS 828 13.3 MATERIALES PARA EMBRAGUES Y FRENOS 830 13.4 EMBRAGUES DE DISCO 830 Presión uniforme 831 Desgaste uniforme 831 13.5 FRENOS DE DISCO 833 13.6 FRENOS DE TAMBOR 834 Frenos de tambor con zapata externa 835 Frenos de tambor externos con zapata larga 837 Frenos de tambor con zapata interna larga 841 13.7 RESUMEN 841 Ecuaciones importantes utilizadas en este capítulo 843 13.8 REFERENCIAS 844 13.9 BIBLIOGRAFÍA 844 13.10 PROBLEMAS 845 ÍNDICE I-1;

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APÉNDICE A INTRODUCCIÓN AL DISEÑO A.1 DISEÑO 849 Diseño de máquinas 849 iteración 851 A.2 EL PROCESO DE DISEÑO 851 A.3 PLANTEAMIENTO Y CÁLCULO DEL PROBLEMA 854 Etapa de definición 854 Etapa de diseño preliminar 854 Etapa de diseño detallado 855 Etapa de documentación 855 A.4 EL MODELO DE INGENIERIA 855 Estimación y análisis de primer orden 856 Los dibujos de ingeniería 856 A.5 INGENIERÍA Y DISEÑO ASISTIDOS POR COMPUTADORA 857 Diseño asistido por computadora (CAD) 857 Ingeniería asistida por computadora (CAE) 860 A.6 EL REPORTE DE INGENIERIA 862 A.7 FACTORES DE SEGURIDAD Y CÓDIGOS DE DISEÑO 862 Factor de seguridad 863 Elección de un factor de seguridad 864 Normas de diseño y seguridad 865 A.8 CONSIDERACIONES ESTADÍSITICAS 866 A.9 UNIDADES 867 A.10 RESUMEN APÉNDICE B MATERIALES Y PROCESOS B.0 INTRODUCCIÓN 875 B.1 DEFINICIONES DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES 875 Pruebas de tensión 877 Esfuerzo y deformación Módulo de elasticidad Limite elástico Resistencia a la fluencia Resistencia última a la tensión Ductilidad y fragilidad 879 La prueba de compresión 881 La prueba de flexión 881 la prueba de torsión 881 Módulo de rigidez Resistencia última al corte Resistencia a la fatiga y el límite de resistencia 883 Resistencia al impacto 884 Resilencia Tenacidad Prueba de impacto Tenacidad a la fractura 886 Efecto de la termofluencia y temperatura 886 B.2 NATURALEZA ESTADÍSTICA DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES 887 B.3 HOMOGENEIDAD E ISOTROPÍA 888 B.4 DUREZA 888 Tratamiento térmico 890 Dureza superficial (cementaciòn) 891 Tratamiento tèrmico de materiales no ferrosos 892 Conformado y endurecimiento mecánicos 892 B.5 TRATAMIENTO DE RECUBRIMIENTO Y SUPERFICIES 894 Acciòn galvánica 895 Electrochapas 896 Sin electrochapas 896 Anodizado 897 Recubrimiento de rociado por plasma 897 Revestimientos químicos 897 B.6 PROPIEDADES GENERALES DE LOS METALES 898 Hierro fundido 898 Aceros fundidos 899 Aceros forjados 899 Sistema de numeración del acero 900 Aluminio 902 Titanio 904 Magnesio 905 Aleaciones de cobre 905 B.7 PROPIEDADES GENERALES DE LOS NO METALES 906 Polímeros 906 Cerámicos 908 Compuestos 908 B.8 SELECCIÓN DE MATERIALES 909 B.9 RESUMEN 910 APÉNDICE C ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS C.0 INTRODUCCIÓN 919 Cálculo del esfuerzo y la deformación 920 C.1 MÉTODO DEL ELEMENTO FINITO 921 C.2 TIPOS DE ELEMENTOS 923 Dimensión de un elemento y grado de libertad (DOF) 923 C.3 MALLADO 925 C.4 CONDICIONES DE FRONTERA 930 C.5 CARGAS APLICADAS 940 C.6 PRUEBA DEL MODELO (VERIFICACIÓN) 941 C.7 ANÁLISIS MODAL 944 C.8 ESTUDIOS DE CASO 946 C.9 RESUMEN 956 APÉNDICE D ESTUDIOS DE CASO DE DISEÑO D.0 INTRODUCCIÓN 959 D.1 ESTUDIO DE CASO 8: COMPRESOR DE AIRE PORTÁTIL 960 D.2 ESTUDIO DE CASO 9: MALACATE PARA PACAS DE PAJA 963 D.3 ESTUDIO DE CASO 10: MÁQUINA DE PRUEBA DE LEVAS 967 D.4 RESUMEN 973 APÉNDICE E PROPIEDADES DE MATERIALES Tabla E-1. Propiedades físicas de algunos materiales de ingeniería 986 Tabla E-2. Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de aluminio forjado 986 Tabla E-3. Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de aluminio fundido 987 Tabla E-4. Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de cobre forjado y fundido 987 Tabla E-5. Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de titanio 988 Tabla E-6. Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de magnesio 988 Tabla E-7. Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de hierro fundido 989 Tabla E-8. Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de acero inoxidable 989 Tabla E-9. Propiedades mecánicas de algunos aceros al carbono 990 Tabla E-10. Propiedades mecánicas de algunas aleaciones de acero y acero para herramientas 991 Tabla E-11. Propiedades mecánicas de algunos plásticos de ingeniería 992 APÉNDICE F TABLAS DE VIGAS APÉNDICE G FACTORES DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZO APÉNDICE H RESPUESTAS A PROBLEMAS SELECCIONADOS ER -