Dibujo Industrial

Instituto Tecnológico de MinatitlánProyecto SADA ver 0.1

Dibujo industrial.

Unidad 1. Dibujo basico para ingenieria.

1.1 Nociones generales de DibujoLa norma DIN 199 clasifica los dibujos técnicos atendiendo a los siguientes criterios:

- Objetivo del dibujo - Forma de confección del dibujo. - Contenido. - Destino.

Clasificación de los dibujos según su objetivo:

- Croquis: Representación a mano alzada respetando las proporciones de los objetos. - Dibujo: Representación a escala con todos los datos necesarios para definir el objeto. - Plano: Representación de los objetos en relación con su posición o la función que cumplen. - Gráficos, Diagramas y Ábacos: Representación gráfica de medidas, valores, de procesos de trabajo, etc. Mediante líneas o superficies. Sustituyen de forma clara y resumida a tablas numéricas, resultados de ensayos, procesos matemáticos, físicos, etc.

Clasificación de los dibujos según la forma de confección:

- Dibujo a lápiz: Cualquiera de los dibujos anteriores realizados a lápiz. - Dibujo a tinta: Ídem, pero ejecutado a tinta. - Original: El dibujo realizado por primera vez y, en general, sobre papel traslúcido. - Reproducción: Copia de un dibujo original, obtenida por cualquier procedimiento. Constituyen los dibujos utilizados en la práctica diaria, pues los originales son normalmente conservados y archivados cuidadosamente, tomándose además las medidas de seguridad convenientes.

Clasificación de los dibujos según su contenido:

- Dibujo general o de conjunto: Representación de una máquina, instrumento, etc., en su totalidad. - Dibujo de despiece: Representación detallada e individual de cada uno de los elementos y piezas no normalizadas que constituyen un conjunto. - Dibujo de grupo: Representación de dos o más piezas, formando un subconjunto o unidad de construcción. - Dibujo de taller o complementario: Representación complementaria de un dibujo, con indicación de detalles

M.C. José Angel Toledo [email protected]

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auxiliares para simplificar representaciones repetidas. - Dibujo esquemático o esquema: Representación simbólica de los elementos de una máquina o instalación.

Clasificación de los dibujos según su destino:

- Dibujo de taller o de fabricación: Representación destinada a la fabricación de una pieza, conteniendo todos los datos necesarios para dicha fabricación. - Dibujo de mecanización: Representación de una pieza con los datos necesarios para efectuar ciertas operaciones del proceso de fabricación. Se utilizan en fabricaciones complejas, sustituyendo a los anteriores. - Dibujo de montaje: Representación que proporciona los datos necesarios para el montaje de los distintos subconjuntos y conjuntos que constituyen una máquina, instrumento, dispositivo, etc. - Dibujo de clases: Representación de objetos que sólo se diferencian en las dimensiones. - Dibujo de ofertas, de pedido, de recepción: Representaciones destinadas a las funciones mencionadas.1.2 Introducción al Software de dibujo asistido por computadora.La aplicación de programas de diseño asistido por computadora (CAD, por sus siglas en inglés), permite aumentar la eficiencia en los procesos de diseño y dibujo mecánico, en los aspectos de facilidad de uso, ahorro de tiempo y formación de librerías para intercambio.

El Diseño y la fabricación asistidos por ordenador (CAD/CAM) es una disciplina que estudia el uso de sistemas informáticos como herramienta de soporte en todos los procesos involucrados en el diseño y la fabricación de cualquier tipo de producto. Esta disciplina se ha convertido en un requisito indispensable para la industria actual que se enfrenta a la necesidad de mejorar la calidad, disminuir los costes y acortar los tiempos de diseño y producción. La única alternativa para conseguir este triple objetivo es la de utilizar la potencia de las herramientas informáticas actuales e integrar todos los procesos, para reducir los costes (de tiempo y dinero) en el desarrollo de los productos y en su fabricación.

El uso cooperativo de herramientas de diseño y de fabricación ha dado lugar a la aparición de una nueva tecnología denominada ‘Fabricación Integrada por Ordenador’ e incluso se habla de la ‘Gestión Integrada por Ordenador’ como el ultimo escalón de automatización hacia el que todas las empresas deben orientar sus esfuerzos. Esta tecnología consiste en la gestión integral de todas las actividades y procesos desarrollados dentro de una empresa mediante un sistema informático. Para llegar a este escalón seria necesario integrar, además de los procesos de diseño y fabricación, los procesos administrativos y de gestión de la empresa lo que rebasa el objetivo más modesto de esta asignatura que se centra en los procesos de diseño y fabricación, básicos para la gestión integrada.

CAD es el acrónimo de ‘Computer Aided Design’ o diseño asistido por computador. Se trata de la tecnología implicada en el uso de ordenadores para realizar tareas de creación, modificación, análisis y optimización de un diseño. De esta forma, cualquier aplicación que incluya una interfaz gráfica y realice alguna tarea de ingeniería se considera software de CAD. Las herramientas de CAD abarcan desde herramientas de modelado geométrico hasta









aplicaciones a medida para el análisis u optimización de un producto especifico. Entre estos dos extremos se encuentran herramientas de modelado y análisis de tolerancias, calculo de propiedades físicas (masa, volumen, momentos, etc.), modelado y análisis de elementos finitos, ensamblado, etc. La función principal en estas herramientas es la definición de la geometría del diseño (pieza mecánica, arquitectura, circuito electrónico, etc.) ya que la geometría es esencial para las actividades subsecuentes en el ciclo de producto descrito en la figura 1.2.

La geometría de un objeto se usa en etapas posteriores en las que se realizan tareas de ingeniería y fabricación. De esta forma se habla también de Ingeniería asistida por Ordenador o Computer Aided Engineering (CAE) para referirse a las tareas de análisis, evaluación, simulación y optimización desarrolladas a lo largo del ciclo de vida del producto. De hecho, este es el mayor de los beneficios de la tecnología CAD, la reutilización de la información creada en la etapa de síntesis en las etapas de análisis y también en el proceso CAM.

El termino CAD se puede definir como el uso de sistemas informáticos en la creación, modificación, análisis u optimización de un producto. Dichos sistemas informáticos constarían de un hardware y un software que se describe en el tema 2.

El termino CAM se puede definir como el uso de sistemas informáticos para la planificación, gestión y control de las operaciones de una planta de fabricación mediante una interfaz directa o indirecta entre el sistema informático y los recursos de producción.

Así pues, las aplicaciones del CAM se dividen en dos categorías:· Interfaz directa: Son aplicaciones en las que el ordenador se conecta directamente con el proceso de producción para monitorizar su actividad y realizar tareas de supervisión y control. Así pues estas aplicaciones se dividen en dos grupos:§ Supervisión: implica un flujo de datos del proceso de producción al computador con el propósito de observar el proceso y los recursos asociados y recoger datos.§ Control: supone un paso más allá que la supervisión, ya que no solo se observa el proceso, sino que se ejerce un control basándose en dichas observaciones.

· Interfaz indirecta: Se trata de aplicaciones en las que el ordenador se utiliza como herramienta de ayuda para la fabricación, pero en las que no existe una conexión directa con el proceso de producción.La figura 1.1 muestra de forma grafica la diferencia entre estos dos tipos de aplicaciones.









Una de las técnicas más utilizadas en la fase de fabricación es el Control Numérico. Se trata de la tecnología que utiliza instrucciones programadas para controlar maquinas herramienta que cortan, doblan, perforan o transforman una materia prima en un producto terminado. Las aplicaciones informáticas son capaces de generar, de forma automática, gran cantidad de instrucciones de control numérico utilizando la información geométrica generada en la etapa de diseño junto con otra información referente a materiales, máquinas, etc. que también se encuentra en la base de datos. Los esfuerzos de investigación se concentran en la reducción de la intervención de los operarios.

Otra función significativa del CAM es la programación de robots que operan normalmente en células de fabricación seleccionando y posicionando herramientas y piezas para las máquinas de control numérico. Estos robots también pueden realizar tareas individuales tales como soldadura, pintura o transporte de equipos y piezas dentro del taller.

La planificación de procesos es la tarea clave en para conseguir la automatización deseada, sirviendo de unión entre los procesos de CAD y CAM. El plan de procesos determina de forma detallada la secuencia de pasos de producción requeridos para fabricar y ensamblar, desde el inicio a la finalización del proceso de producción. Aunque la generación automática de planes de producción es una tarea compleja, el uso de la Tecnología de Grupos supone una gran ayuda, ya que permite generar nuevos planes a partir de los planes existentes para piezas similares. Las piezas se organizan en familias y cada nueva pieza se clasifica dentro de una familia, según las características o los elementos que la componen. Esta tarea puede realizarse fácilmente utilizando técnicas de Modelado Basado en Características (Feature-Based Modeling) junto con la Tecnología de Grupos.









Además, los sistemas informáticos pueden usarse para determinar el aprovisionamiento de materias primas y piezas necesarias para cumplir el programa de trabajo de la manera más eficiente, minimizando los costes financieros y de almacenaje. Esta actividad se denomina Planificación de Recursos Materiales (Material Requirement Planning o MRP).

También es posible ejercer tareas de monitorización y control de la actividad de las maquinas del taller que se integran bajo el nombre de Planificación de Recursos de Manufacturación (Manufacturing Requirement Planning o MRPII).

La Ingeniería Asistida por Ordenador (Computer Aided Engineering o CAE) es la tecnología que se ocupa del uso de sistemas informáticos para analizar la geometría generada por las aplicaciones de CAD, permitiendo al diseñador simular y estudiar el comportamiento del producto para refinar y optimizar dicho diseño. Existen herramientas para un amplio rango de análisis. Los programas de cinemática, por ejemplo, pueden usarse para determinar trayectorias de movimiento y velocidades de ensamblado de mecanismos. Los programas de análisis dinámico de (grandes) desplazamientos se usan para determinar cargas y desplazamientos en productos complejos como los automóviles. Las aplicaciones de temporización lógica y verificación simulan el comportamiento de circuitos electrónicos complejos.

El método de análisis por ordenador más ampliamente usado en ingeniería es el método de elementos finitos o FEM (de Finite Element Method). Se utiliza para determinar tensiones, deformaciones, transmisión de calor, distribución de campos magnéticos, flujo de fluidos y cualquier otro problema de campos continuos que serian prácticamente imposibles de resolver utilizando otros métodos. En este método, la estructura se representa por un modelo de análisis constituido de elementos interconectados que dividen el problema en elementos manejables por el ordenador.

Como se ha mencionado anteriormente, el método de elementos finitos requiere más un modelo abstracto de descomposición espacial que la propia geometría del diseño. Dicho modelo se obtiene eliminando los detalles innecesarios de dicha geometría o reduciendo el numero de dimensiones. Por ejemplo, un objeto tridimensional de poco espesor se puede convertir en un objeto bidimensional cuando se hace la conversión al modelo de análisis. Por tanto, es necesario generar dicho modelo abstracto de forma interactiva o automática para poder aplicar el método de elementos finitos. Una vez creado dicho modelo, se genera la malla de elementos finitos para poder aplicar el método. Al software que se encarga de generar el modelo abstracto y la malla de elementos finitos se le denomina pre-procesador. Después de realizar el análisis de cada elemento, el ordenador ensambla los resultados y los visualiza. Las regiones con gran tensión se destacan, por ejemplo, mostrándose en color rojo. Las herramientas que realizan este tipo de visualización se denominan post-procesadores.

Existen también numerosas herramientas para la optimización de diseños. Se están realizando investigaciones para determinar automáticamente la forma de un diseño, integrando el análisis y la optimización. Para ello se asume que el diseño tiene una forma inicial simple a partir de la cual el procedimiento de optimización calcula los valores óptimos de ciertos parámetros para satisfacer un cierto criterio al mismo tiempo que se cumplen unas restricciones, obteniéndose la forma optima con dicho parámetros.









La ventaja del análisis y optimización de diseños es que permite a los ingenieros determinar como se va a comportar el diseño y eliminar errores sin la necesidad gastar tiempo y dinero construyendo y evaluando prototipos reales. Ya que el coste de reingeniería crece exponencialmente en las ultimas etapas del desarrollo de un producto y en la producción, la optimización temprana que permiten las herramientas CAE supone un gran ahorro de tiempo y una notable disminución de costes.

Así pues, CAD; CAM y CAE son tecnologías que tratan de automatizar ciertas tareas del ciclo de producto y hacerlas más eficientes. Dado que se han desarrollado de forma separada, aun no se han conseguido todos los beneficios potenciales de integrar las actividades de diseño y fabricación del ciclo de producto. Para solucionar este problema ha aparecido una nueva tecnología: la fabricación integrada por ordenador o CIM (de Computer Integrated Manufacturing). Esta tecnología tiene el objetivo de aunar las islas de automatización conjuntándolas para que cooperen en un sistema único y eficiente. El CIM trata de usar una única base de datos que integre toda la información de la empresa y a partir de la cual se pueda realizar una gestión integral de todas las actividades de la misma, repercutiendo sobre todas las actividades de administración y gestión que se realicen en la empresa, además de las tareas de ingeniería propias del CAD y el CAM. Se dice que el CIM es más una filosofía de negocio que un sistema informático.

1.3 Ejecución de comandos.

1.4 Trazo de líneas y letras.

1.5 Trazo de figuras.

1.6 Proyección y vistas

1.7 Normas de acotación.

NORMAS DE ACOTACION

La acotación debe seguir una serie de normas establecidas internacionalmente para hacer las dimensiones más legibles y evitar que un plano pueda tener varias interpretaciones distintas. Las normas de cota evitan la ambigüedad en la especificación de medidas.

Independientemente de que se acoten distancias parciales, siempre se deben de acotar las dimensiones totales de la pieza u objeto. Esto facilita la búsqueda del trozo de material necesario para su construcción.

Debe de evitarse por todos los medios que las cotas o las líneas auxiliares de cota se crucen.

Las cifras de las cotas verticales se colocarán paralelas a las líneas de cota y de forma que se puedan leer desde el borde opuesto al de la encuadernación.

Nunca debe de emplearse un eje o una arista como líneas de cota.









Si la cifra no cabe entre las líneas auxiliares se colocará en la parte exterior derecha.

Si no cogen las flechas en acotación en serie se colocarán puntos.

Para acotar radios y diámetros se emplearán los símbolos R y el de diámetro siempre que aporten información adicional.

Las cotas se indicarán siempre en milímetros en dibujo industrial y en centímetros en dibujos de construcción. No es necesario seguir la cifra de cota de mm. ni de Cm.

La acotación es el proceso de anotar, mediante líneas, cifras, signos y símbolos, las mediadas de un objeto, sobre un dibujo previo del mismo, siguiendo una serie de reglas y convencionalismos, establecidos mediante normas. La acotación es el trabajo más complejo del dibujo técnico, ya que para una correcta acotación de un dibujo, es necesario conocer, no solo las normas de acotación, sino también, el proceso de fabricación de la pieza, lo que implica un conocimiento de las máquinas-herramientas a utilizar para su mecanizado. Para una correcta acotación, también es necesario conocer la función adjudicada a cada dibujo, es decir si servirá para fabricar la pieza, para verificar las dimensiones de la misma una vez fabricada, etc.. Por todo ello, aquí daremos una serie de normas y reglas, pero será la práctica y la experiencia la que nos conduzca al ejercicio de una correcta acotación.

PRINCIPIOS GENERALES DE ACOTACION

Con carácter general se puede considerar que el dibujo de una pieza o mecanismo, está correctamente acotado, cuando las indicaciones de cotas utilizadas sean las mínimas, suficientes y adecuadas, para permitir la fabricación de la misma. Esto se traduce en los siguientes principios generales:

1.Una cota solo se indicará una sola vez en un dibujo, salvo que sea indispensable repetirla.

2. No debe omitirse ninguna cota.3. Las cotas se colocarán sobre las vistas que representen más claramente los

elementos correspondientes.4.

Todas las cotas de un dibujo se expresarán en las mismas unidades, en caso de utilizar otra unidad, se expresará claramente, a continuación de la cota.

5. No se acotarán las dimensiones de aquellas formas, que resulten del proceso de fabricación.

6.Las cotas se situarán por el exterior de la pieza. Se admitirá el situarlas en el interior, siempre que no se pierda claridad en el dibujo.









7.No se acotará sobre aristas ocultas, salvo que con ello se eviten vistas adicionales, o se aclare sensiblemente el dibujo. Esto siempre puede evitarse utilizando secciones.

8. Las cotas se distribuirán, teniendo en cuenta criterios de orden, claridad y estética.

9. Las cotas relacionadas. como el diámetro y profundidad de un agujero, se indicarán sobre la misma vista.

10.Debe evitarse, la necesidad de obtener cotas por suma o diferencia de otras, ya que puede implicar errores en la fabricación.

1.8 Tolerancias y acabados.

Tolerancias Dimensionales y Geométricas

1. CONSIDERACIONES GENERALES

En el diseño de los productos industriales, la definición geométrica general de las piezas se realiza mediante la acotación. Las piezas individuales se pueden considerar como una combinación de formas geométricas primitivas y/o formas geométricas complejas. Las formas geométricas primitivas imitan prismas, cilindros, conos, toros, esferas etc. Las formas geométricas complejas son aquellas partes de las piezas que están delimitadas por superficies construidas partiendo de curvas B-spline, NURBS, etc. La acotación expresa el tamaño y la ubicación tridimensional de estas formas en la composición de la pieza. En el diseño manual se empieza con un croquis, en el cual las formas se definen según la capacidad de aproximación visual del autor. A continuación se realiza el dibujo a escala, acotado. En esta representación se intenta guardar una proporcionalidad entre la representación y la realidad. La mayoría de los diseños actuales se generan en entornos CAD y este método tiene como objetivo la creación de un modelo tridimensional. En este modelo, a veces llamado “virtual” las formas son perfectas. En la realidad no hay que olvidar que es imposible obtener formas perfectas. El grado de aproximación a la perfección depende de las exigencias funcionales de las piezas y también del coste limite de fabricación. Las piezas que más se aproximan a la forma perfecta suelen salir muy caras.

2, TOLERANCIAS DIMENSIONALES

Para poder clasificar y valorar la calidad de las piezas reales se han introducido las tolerancias dimensionales. Mediante estas se establece un límite superior y otro inferior, dentro de los cuales tienen que estar las piezas buenas. Según este criterio, todas las dimensiones deseadas, llamadas también dimensiones nominales, tienen que ir acompañadas de unos límites, que les definen un campo de tolerancia. Muchas cotas de los planos, llevan estos límites explícitos, a continuación del valor nominal.

Todas aquellas cotas que no están acompañadas de límites dimensionales explícitas tendrán que cumplir las exigencias de las normas de Tolerancias generales (DIN 16901 / 1973, EN22768-2 / 1993 etc) que se definen en el campo del diseño, en la proximidad del cajetín.









Después del proceso de medición, siguiendo el significado de las tolerancias dimensionales las piezas industriales se pueden clasificar en dos grupos: Buenas y Malas. Al primer grupo pertenecen aquellas piezas, cuyas dimensiones quedan dentro del campo de tolerancia.

Las del segundo grupo se pueden subdividir en Malas por Exceso de material y Malas por Defecto de material. En tecnologías de fabricación por arranque de material las piezas de la primera subdivisión podrían mejorar, mientras que las de la segunda subdivisión en general son irrecuperables.

3. TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

Las tolerancias geométricas se especifican para aquellas piezas que han de cumplir funciones importantes en un conjunto, de las que depende la fiabilidad del producto. Estas tolerancias pueden controlar formas individuales o definir relaciones entre distintas formas. Es usual la siguiente clasificación de estas tolerancias:

Formas primitivas: rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad Formas complejas: perfil, superficie Orientación: paralelismo, perpendicularidad, inclinación Ubicación: concentricidad, posición Oscilación: circular radial, axial o total

Valorar el cumplimento de estas exigencias, complementarias a las tolerancias dimensionales, requiere medios metrológicos y métodos de medición complejos.

1.9 Cortes y seccionesSecciones Un método auxiliar que resulta práctico para representar partes no visibles y evita, en muchas ocasiones, realizar un mayor número de vistas, es el de representar la pieza como si se le realizara un corte, dejando visibles las partes que nos interesan.

Un método auxiliar que resulta práctico para representar partes no visibles y evita, en muchas ocasiones, realizar un mayor número de vistas, es el de representar la pieza como si se le realizara un corte, dejando visibles las partes que nos interesan.En éste caso las zonas macizas seccionadas dében rayarse con trazos finos contínuos inclinados a 45º ( Ver figura 4 ). Las partes cortadas pertenecientes a una misma pieza se rayarán idénticamente. El rayado de las piezas contíguas debe orientarse o espaciarse de distinto modo para que sea evidente la distinción de dichas piezas.Como podemos apreciar en las figuras 4 y 5, la forma de indicar por donde se realiza el corte y la dirección de la visual, es mediante el procedimiento de la flecha y la letra en ambos extremos de la dirección de la linea de corte. Esta línea no tiene porqué ser una linea recta, como en el caso de la figura 4, donde se realiza el corte por el eje de simetría vertical. Se pueden támbien realizar cortes con cambios de dirección como es el caso de la figura 5, donde se realiza el corte siguiendo los dos ejes de simetría perpendiculares. El cambio de dirección en éste caso (figura 5), se indicará con trazo grueso (centro de las circunferencias).









Cortes locales: Para indicar detalles que interesen se pueden realizar cortes localizados como el que se indica en la Fig. 6, donde puede apreciarse la profundidad del taladro. Los cortes locales se limitarán con una línea fina a mano alzada.Cortes abatidos: Se pueden realizar cortes transversales para indicar la forma de la pieza, como se indica en la Fig. 7. En éste caso, el corte se ha abatido sobre el plano de la pieza y situado en el lugar por donde se ha realizado, evidenciando la forma de cruz de la pieza. Tambíén pueden desplazarse a cualquier lugar del plano éstos cortes locales, siendo necesario, en éste caso, indicar por el procedimiento de la flecha y la letra el lugar y dirección del corte y en el dibujo de la sección las letras que lo identifiquen.

En general no se seccionan los elementos normalizados, tornillos, arandelas, pasadores, etc.. cómo se indica en la Fig. 9. En ésta figura también se puede apreciar cómo se distinguen los rayados de las diferentes piezas, bién con inclinación o espaciado diferente.La ubicación de los dibujos de las secciones siguen la misma regla que las VISTAS.En los cortes de piezas de pequeño espesor se representarán con relleno completamente en negro, reservándose un espacio en blanco entre las diferentes piezas contíguas, tal como se aprecia en la Fig. 8.









Unidad 2. Elementos mecánicos de sujeción y transmisión.

2.1 Sujetador de rosca

INTRODUCCION

En el campo comercial, donde la aplicación practica de los dibujos de ingeniería adopta la forma de dibujos de trabajo, es importante tener en cuenta un amplio conocimiento de los que son los elementos de maquinas, su fabricación y la representación grafica de cada uno de ellos. Siempre será necesario, que las partes o elementos que ensamblan una maquina se puedan mostrar con facilidad al fabricante y al consumidor, y poder mostrarle con claridad cada una de sus características esenciales y las normas a seguir para la fabricación de cada elemento.

Los ingenieros, mecánicos y dibujantes, deben estar familiarizados con todos los tipos de elementos de maquinas. En el campo de la ingeniería y diseño, existen diferentes tipos de elementos de maquinas el cual se permite unir cada uno de ellos para así obtener un conjunto de piezas organizadas lista para ser ensambladas y lista para realizar el funcionamiento mecánico esperado.

En este caso, se estudiaran los diferentes elementos de sujeción, así como estudiaremos también su uso y métodos de representación correctos y cada una de sus tablas ya estandarizadas y normalizadas de los elementos como el tornillo, el perno, las chavetas y chiveteros, pasadores, y también estudiaremos las tablas de las arandelas que es un dispositivo de aseguramiento.









Los sujetadores constituyen un método para conectar o unir dos piezas o más entre si, ya sean con dispositivos procesos.

Los sujetadores se utilizan en la ingeniería de casi cualquier producto o estructura.

2.1.1.Formas y representación de roscas.

Terminología de rosca

Los términos que se describen en esta sección son los más utilizados en la representación de roscas en dibujo técnico.

Angulo de rosca: ángulo entre las superficies de dos roscas adyacentes.

Avance: distancia que recorre la rosca cuando gira 360 grados o una revolución.

El paso: de una rosca es la distancia entre cualquier punto de la rosca y el punto correspondiente de la siguiente vuelta adyacente, medido paralelo al eje.

Diámetro mayor: diámetro más grande de una rosca interna o externa.

Diámetro menor: diámetro más pequeño de una rosca interna o externa.

Rosca por pulgada: número de roscas en una pulgada medido de forma axial (paralelo al eje).

Especificaciones de rosca (Sistema Métrico)

Las especificaciones de roscas métricas se basan en las recomendaciones de la ISO y son similares al estándar unificado. Cuando se especifican roscas métricas puede consultarse el ANSIY14.6aM-1981.

Las tablas de roscas se utilizan para especificar notas de roscas en el dibujo técnico.

Para especificar roscas en el sistema ingles es necesario proporcionar, al menos, cinco elementos:

Forma de la rosca

Serie de la rosca

Diámetro mayor

Clase de ajuste

Roscas por pulgadas









Se han formado muchos tipos de forma de roscas.

La rosca en V afilada se utiliza solo donde es necesario aumentar la fricción. Esta rosca tiene una cresta y una raíz plana. En los anexos se muestran tablas normalizadas con especificaciones de cada tipo de rosca.

La serie de la rosca se refiere al numero estándar de roscas por pulgada y existen cuatro clases: Gruesa (C), Fina (F), Extra fina (EF) y de paso constante.

2.1.2.Clases de roscas y su representación

Tipos de Rosca

Rosca en V Aguda

Se aplica en donde es importante la sujeción por fricción o el ajuste, como en instrumentos de precisión, aunque su utilización actualmente es rara.

Rosca Redondeada

Se utiliza en tapones para botellas y bombillos, donde no se requiere mucha fuerza, es bastante adecuada cuando las roscas han de ser moldeadas o laminadas en chapa metálica.

Rosca Nacional Americana Unificada

Esta la forma es la base del estándar de las roscas en Estados Unidos, Canadá y Gran Bretaña.

Rosca Cuadrada

Esta rosca puede transmitir todas las fuerzas en dirección casi paralela al eje, a veces se modifica la forma de filete cuadrado dándole una conicidad o inclinación de 5° a los lados.

Rosca Acme

Ha reemplazado generalmente a la rosca de filete truncado. Es más resistente, más fácil de tallar y permite el empleo de una tuerca partida o de desembrague que no puede ser utilizada con una rosca de filete cuadrado.

Las roscas Acme se emplean donde se necesita aplicar mucha fuerza. Se usan para transmitir movimiento en todo tipo de máquinas herramientas, gatos, prensas grandes "C", tornillos de banco y sujetadores. Las roscas Acme tienen un ángulo de rosca de 29° y una cara plana grande en la cresta y en la Raíz. Las roscas Acme se diseñaron para sustituir la rosca cuadrada, que es difícil de fabricar y quebradiza.









Hay tres clases de rosca Acme, 2G, 3G y 4G, y cada una tiene holguras en todas dimensiones para permitir movimiento libre. Las roscas clase 2G se usan en la mayor parte de los conjuntos. Las clases 3G y 4G se usan cuando se permite menos juego u holgura, como por ejemplo en el husillo de un torno o de la mesa de una maquina fresadora.

Rosca Whitworth

Utilizada en Gran Bretaña para uso general siendo su equivalente la rosca Nacional Americana.

Rosca Sin Fin

Se utiliza sobre ejes para transmitir fuerza a los engranajes sinfín.

Rosca Trapezoidal

Este tipo de rosca se utiliza para dirigir la fuerza en una dirección. Se emplea en gatos y cerrojos de cañones.

2.1.3.Dibujos de pernos y tuercas

Pernos

Es un dispositivo mecánico con cabeza en uno de sus extremos y rosca en el otro. Los pernos hacen juego con tuercas. La tuerca es un dispositivo mecánico de seguridad con rosca que se utilizan en el extremo de un perno.

Pernos estándar

Los pernos estándar americanos tienen cabezas hexagonales o cuadrados. Los pernos de cabeza cuadrada no están disponibles en formato métrico. Las tuercas utilizadas con pernos aparecen con distintas variaciones, dependiendo de la aplicación o de consideraciones en el diseño. Para especificar pernos se utiliza el ANSI B18.2.2-1972.

Pernos de cabeza hexagonal

Normalmente, los pernos estándar no se incluyen en los dibujos técnicos, excepto en los de ensamble. Cuando se dibuja un perno, es necesario conocer su tipo, diámetro nominal, longitud.

Tornillos

Son elementos de sujeción, ajuste, o transmisión de fuerza, el cual cumple la función de sujetar un cuerpo con otro o con muchos. Es un dispositivo con cabeza en uno de sus extremos y rosca del otro.









Existen en la actualidad diferentes tipos de tornillos para las distintas utilidades en el ámbito de ingeniería.

Tornillos métricos

Los sujetadores métricos son estándar en una serie de roscas métricas. Los pasos de roscas estarán entre la serie de roscas gruesas y de rosca fina, de las actuales roscas unificadas (en pulgadas).

Tornillos estándar

Los productos comerciales de tornillos y tuercas manufacturan sus productos de acuerdo con especificaciones de normas aprobadas.

La norma estadounidense actual abarca las tres series de tornillos y tuercas:

Serie regular: se adopto para uso general.

Serie reforzada: las cabezas de tornillos reforzadas están diseñadas para satisfacer la necesidad comercial especial de superficies de apoyo muy resistentes.

Tuercas de serie ligera: se usan en condiciones donde se requieren ahorros importantes en el peso y el material. Por lo común se suministran con rosca fina.

Los tornillos de estándar American Standard se especifican dando el diámetro, él numero de hilos por pulgada, la serie, la clase de rosca, la longitud y el tipo de cabeza.

Tornillo prisionero

Dispositivo mecánico con rosca con o sin cabeza que sirve para impedir el giro o movimiento entre piezas, tales como un eje y un collar. Los tornillos prisioneros tienen tipos diferentes de punta y cabezas para aplicaciones distintas.

El tornillo prisionero pasa por la rosca de la primera pieza y tiene una punta que se presiona firmemente contra la segunda pieza, impidiendo de esta manera el movimiento.

También existen otros tipos de tornillos como son los de tope, que se utilizan mucho en la industria para mantener las piezas maquinadas unidas entre si. También están los autorroscantes que son sujetadores duros, con varios tipos de cabeza, y que forman sus propias roscas en materiales más suaves.

La diferencia básica entre un perno y un tornillo es que normalmente el perno esta diseñado para ser apretado o aflojado utilizando una tuerca, mientras que el tornillo por lo común esta diseñado para penetrar dentro de la pieza, en una rosca interna, utilizando la cabeza para apretarlo o aflojarlo.

Tornillos de maquinas









Los tornillos de maquina métricos pueden impulsarse a través de ranuras o de cruces cortadas sobre su cabeza, la cual tiene un avellanado plano, oval o de cazoleta. Además, el diseñador puede disponer de tornillos de maquina con cabeza hexagonal o cabeza con roldana hexagonal.

Tuercas

La tuerca es un dispositivo mecánico con rosca que se emplea en los extremos roscados de un perno o tornillo para metales. Existen varios tipos de tuercas para diferentes aplicaciones. Las tuercas hexagonales y cuadradas son los tipos más comunes que se conocen en la industria, ya sea en clasificaciones comunes o pesadas. Otros tipos de tuercas son los hexagonales de presión, hexagonales ranuradas, hexagonales encastilladas y de corona.

2.2 Elementos mecánicos de fijación

2.2.1.Chavetas y Cuñas

Cuñas (chavetas)

Las cuñas se usan en el ensamble de partes de maquinas para asegurarlas contra su movimiento relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas, cigüeñales, volantes, etc. Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplea una cuña redonda, una cuña de silleta o una cuña plana. Para trabajo pesado son más adecuadas las cuñas rectangulares.

La cuña cuadrada y la cuña Pratt and Whitney son las mas utilizadas en diseño de maquinas.

La cuña de cabeza acodada se diseña dé modo que la cabeza permanezca fuera del mamelón para permitir que una clavija pueda impulsarla para remover la cuña.

Cuñas de Woodruff

Una cuña Woodruff es un segmento de disco plano con un fondo que puede ser plano o redondeado. Se le especifica siempre mediante un numero, cuyo dos últimos dígitos indican el diámetro nominal en octavos de pulgadas, mientras que los dígitos que preceden a los últimos dan el ancho nominal en treintaidosavos de pulgada.

2.2.2.Resortes

2.2.3.Remaches

Los remaches son sujetadores permanentes que se usan principalmente para conectar miembros en estructuras como edificios y puentes y para ensamblar hojas y placas de acero para tanques, calderas y barcos. Son rodillos cilíndricos hechos de hierro forjado o acero suave, con una cabeza que se les forma al fabricarlos. Se forma una cabeza en el otro extremo después que el remache ha sido puesto en su lugar a través de los agujeros taladrados o perforados de las partes que se ensamblan.









Los remaches son sujetadores que se utilizan ampliamente para obtener una unión permanente en forma mecánica. Estos remaches son una punta con cabeza y sin rosca que se usa para unir dos(o más) partes, la punta pasa a través de orificios en las partes y después forma una segunda cabeza en la punta del lado opuesto.

2.2.4.Práctica Ilustrativa.

2.3 Elementos mecánicos de transmisión

2.3.1.Engranes

Uno de los problemas principales de la Ingeniería Mecánica es la transmisión de movimiento, entre un conjunto motor y máquinas conducidas. Desde épocas muy remotas se han utilizado cuerdas y elementos fabricados de madera para solucionar los problemas de transporte, impulsión, elevación y movimiento.

El inventor de los engranajes en todas sus formas fue Leonardo da Vinci, quien a su muerte en la Francia de 1519, dejó para nosotros sus valiosos dibujos y esquemas de muchas de los mecanismos que hoy utilizamos diariamente.

La forma más básica de un engrane es una pareja de ruedas, una de ellas provistas de barras cilíndricas y la otra formada por dos ruedas unidas por barras cilíndricas

En la figura se aprecia un mecanismo para repeler ataques enemigos, consiste de aspas al nivel del techo movidas por un eje vertical, unido a un "engranaje" , el movimiento lo producen soldados que giran una rueda a nivel del piso y provocando que los enemigos que han alcanzado el techo sean expulsados. En este mecanismo se muestra la transmisión entre dos ejes paralelos, uno de ellos es el eje motor y el otro el eje conducido.









Leonardo se dedica mucho a la creación de máquinas de guerra para la defensa y el ataque, sus materiales son madera, hierro y cuerdas las que se elaboran en forma rudimentaria, pero sus esquemas e invenciones trascienden el tiempo y nos enseñan las múltiples alternativas que nos brindan mecanismos básicos de palancas, engranes y poleas unidas entre si en una máquina cuyo diseño geométrico es notable.

En la segunda figura se puede apreciar la transmisión trasera para un carro, el eje vertical mueve el "engrane" que impulsa las ruedas hacia adelante o atrás. En este mecanismo los ejes están perpendiculares entre sí.

Se puede deducir que la posición entre los ejes es de gran importancia al diseñar la transmisión. Las situaciones son principalmente tres: ejes paralelos, ejes que se cortan y ejes que se cruzan. Un ejemplo de esta última situación se aprecia en la figura, en donde una manivela mueve un elemento que llamaremos tornillo sin fin el que a su vez mueve la rueda unida a él. En este caso, el mecanismo se utiliza como tecle para subir un balde. Los ejes se encuentran en una posición ortogonal, o sea, se cruzan a 90 grados

Los engranes propiamente tales son ruedas provistas de dientes que posibilitan que dos de ellas se conecten entre sí. Leonardo nos entrega el siguiente esquema en donde se indican los tres diámetros que definen el tamaño del diente.









CLASIFICACION

Los engranes se clasifican en tres grupos :

Engranajes Cilíndricos (para ejes paralelos y que se cruzan) Engranajes Cónicos (para ejes que se cortan y que se cruzan) Tornillo sin fin y rueda helicoidal (para ejes ortogonales)

ENGRANES CILINDRICOS.

Se fabrican a partir de un disco cilíndrico, cortado de una plancha o de un trozo de barra maciza redonda. Este disco se lleva al proceso de fresado en donde se retira parte del metal para formar los dientes. Estos dientes tienen dos orientaciones : dientes rectos (paralelos al eje) y dientes helicoidales (inclinados con respecto al eje). En las figuras se muestran un par de engranajes cilíndricos y un engrane cilíndrico de diente helicoidal.









Los engranajes de diente recto son mas simples de producir y por ello mas baratos, la transmisión del movimiento se realiza por medio de los dientes, quienes se empujan sin resbalar. En el caso de los dientes helicoidales los dientes se empujan y resbalan entre sí, parte de la energía transmitida se pierde por roce y el desgaste es mayor. La ventaja de los helicoidales es la falta de juego entre dientes que provoca un funcionamiento silencioso y preciso.

Los engranajes cilíndricos se aplican en la transmisión entre ejes paralelos y que se cruzan. En la figura se aprecia una transmisión entre dos ejes que se cruzan, utilizando dos engranajes cilíndricos de diente helicoidal.

Los engranajes pueden ser desde muy pequeños hasta muy grandes, para facilitar la puesta en marcha y la detención de un mecanismo es importante que el engranaje tenga poca masa, esto se logra quitando material a la llanta. Puede fabricarse una llanta delgada, con perforaciones o simplemente sacar la llanta y reemplazarla por rayos. En la figura se aprecian tres engranes de distinto tamaño, desde un engrane macizo hasta un engrane con rayos pasando por un engrane con llanta aligerada.









El proceso de fabricación es el maquinado con fresas u otro mecanismo de corte, dependiendo del tamaño del engrane. En la figura se aprecia un engrane cilíndrico de diente helicoidal de gran tamaño, durante el proceso de maquinado de dientes.









ENGRANES CONICOS

Se fabrican a partir de un trozo de cono, formándose los dientes por fresado de su superficie exterior. Estos dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranajes soluciona la transmisión entre ejes que se cortan y que se cruzan. En las figuras se aprecian un par de engranes cónicos para ejes que se cortan y un par de engranes cónicos hipoidales de diente curvo para ejes que se cruzan. Se muestra también la solución de Leonardo para ejes en esta posición.









TORNILLO SIN FIN Y RUEDA HELICOIDALEste mecanismo se compone de un tornillo cilíndrico o hiperbólico y de una rueda (corona) de diente helicoidal cilíndrica o acanalada. Es muy eficiente como reductor de velocidad, dado que una vuelta del tornillo provoca un pequeño giro de la corona. Es un mecanismo que tiene muchas pérdidas por roce entre dientes, esto obliga a utilizar metales de bajo coeficiente de roce y una lubricación abundante, se suele fabricar el tornillo (gusano) de acero y la corona de bronce. En la figura de la derecha se aprecia un ejemplo de este tipo de mecanismo.

En la siguiente figura se aprecia una gata de tornillo accionada por un mecanismo tipo tornillo sin fin y rueda helicoidal, creada a partir de los planos de Leonardo, una manivela manual gira el tornillo que mueve la rueda helicoidal, la cual tiene un agujero roscado con el cual se conecta al eje que sube el peso.









2.3.2.LevasLas levas son mecanismos utilizados para transformar un movimiento giratorio en un movimiento rectilíneo alternativo. Según sea el perfil de la leva se obtienen distintos tipos de movimientos.

En la figura (Fig.7.12a) se muestra una leva de placa La , la cual al girar con una velocidad angular wa mueve la pieza empujada Ea a una velocidad va en forma perpendicular a su eje, en tanto que la leva circular Lb de la figura (Fig.7.12b), rotando con una velocidad angular wb

mueve la pieza empujada Eb a una velocidad vb en forma paralela a su eje. Las superficies de las levas reciben un tratamiento térmico especial, cementándolas especialmente para endurecerlas y evitar su desgaste prematuro.

A continuación se describirán las características constructivas de los perfiles de algunas levas.Leva de disco y rueda de contacto A medida que gira la leva, la rueda de contacto o pieza empujada se eleva con un movimiento determinado por el perfil de la leva. A los efectos de realizar el análisis del movimiento se estudia la superficie primitiva que describe el centro de la rueda de contacto, según muestra la figura (Fig.7.13), al rodar sobre la superficie de trabajo de la leva. El círculo base primitivo tiene por radio a r0. Cuando la leva rota el ángulo q 0, se produce la elevación L. El eje de simetría de la pieza empujada o rueda de contacto









está desplazado respecto del eje de la leva la distancia z0. La elevación x se produce durante una rotación q medida desde el radio al comienzo de la elevación al radio r del centro de la rueda de contacto.Si la rotación q se produce durante el tiempo t, y si es w la velocidad angular de la leva, resulta: q = w.t (7.78)Si es w constante, será:

a) dq = w.dt Þ b) dt

dqw (7.79)

De la figura (Fig.7.13) se obtiene, aplicando Pitágoras:

20

20

20 zyr (7.80)

o también:

20

20

20 yrz (7.81)

Además:

2

02

02 zxyr

(7.82)La (7.82) se puede escribir, desarrollando el cuadrado del

binomio y reemplazando el valor de 20z por su valor dado

por la (7.81):

2

02

02 2 xxyrr (7.83)

De acuerdo al perfil de las levas, según las ecuaciones que dan la elevación x de la pieza empujada, ésta puede ser parabólica, armónica o cicloidal. La ecuación (7.82), si se tiene la expresión adecuada de x, da la superficie primitiva de la leva. Las ecuaciones que dan el desplazamiento, velocidad y aceleración con los tipos de perfiles de levas mencionados, se dan a continuación: Leva parabólica o de aceleración constante Desplazamiento x Velocidad Aceleración

Para 5,0

0

qq

: 20

2

2qq

Lx

20

4

qwqL

dt

dx

20

2

2

2 4

qwL

dt

xd

Para 5,0

0

qq

:

2

0

121qq

Lx

00

14

qq

qwL

dt

dx

20

2

2

2 4

qwL

dt

xd

Leva armónica cosenoidal Desplazamiento Velocidad Aceleración









0

cos12 q

qLx

002 qq

qw

senL

dt

dx

020

22

2

2

cos2 q

qqw L

dt

xd

Leva cicloidal Desplazamiento Velocidad Aceleración

00

2

2

1

qq

qq

sen

Lx

00

2cos1

qq

qwL

dt

dx

020

2

2

2 22

qq

qw

senL

dt

xd

En la figura (Fig.7.14) se muestran las curvas representativas del (a) desplazamiento, (b) velocidad y (c) aceleración, en función de q y q0 para los tres tipos de levas, parabólica, cicloidal y armónica.Como las fuerzas de inercia inducidas en las masas movidas por la leva son proporcionales a la aceleración de la pieza empujada, se debe utilizar aquella leva que produzca la menor aceleración máxima compatible con un movimiento con cambios graduables de aceleración. Analizando la gráfica de las aceleraciones, se observa que con las levas de perfiles parabólicos se obtienen los menores valores máximos de aceleración, pero presentan cambios muy bruscos de valores al principio, mitad y final de la elevación. Con las de perfiles armónicos se obtienen cambios graduables en el valor de la aceleración, salvo al principio y al final de la elevación. Con las levas de perfiles cicloidales, si bien los valores de aceleración obtenidos son mayores que con las otras, los mismos son de cambios graduables, menos bruscos.La fuerza ejercida por la leva está dirigida generalmente en forma normal a su superficie, y no en la dirección del movimiento de la pieza empujada. El ángulo formado por estas dos direcciones se lo conoce como ángulo de presión j. Debido a la existencia de este ángulo existe una fuerza lateral ejercida por la pieza empujada sobre sus guías. Por este motivo se recomienda que j no supere los 30º. De todos modos, su valor admisible está dado por la velocidad necesaria de funcionamiento y el peso de las partes en movimiento.Presenta gran dificultad la construcción de una leva maestra con dimensiones exactas, el que se realiza por lo general mediante el fresado con una herramienta de igual diámetro que la rueda de contacto, dándose valores grado por grado a la distancia r desde el centro de la leva al centro de la rueda de con tacto de la pieza empujada, con el acabado a mano de la leva.









Levas de placa de arco circular con rueda de contacto El perfil de este tipo de levas se construye utilizando arcos de circunferencias, con distintos centros y radios. En la figura (Fig.7.15) se muestra el esquema de una de estas levas y la obtención de su perfil. Está compuesto por tres arcos de circunferencias: el arco CK0 tiene un radio r0 y el centro en O; el arco K0K2

tiene su centro en A1 y radio r + r0, y el arco K2K4 tiene centro en A2 y radio rn. Cuando la leva gira un ángulo b se produce el desplazamiento máximo L de la pieza empujada.

El estudio se realiza considerando la leva fija mientras que la pieza empujada, toma distintas posiciones angulares alrededor de un centro de rotación O a través de la rueda de contacto. Durante el contacto de la rueda con el arco CK0 no hay elevación de la pieza empujada, ya que pertenece a la circunferencia de radio r0 y por lo tanto, el centro B2 de la rueda se halla en su posición más baja. Cuando la rueda de contacto se posiciona en algún punto del arco K0K2, como los radios A1K2 y rf son constantes, la distancia l entre los centros A1 y B2 se mantiene constante, siendo además el radio r, distancia entre O y A1, también constante. Cuando la leva gira y empuja a la rueda de contacto, se puede asimilar el movimiento, en cualquier punto del arco K0K2, al del mecanismo de biela manivela de la figura (7.15b), siendo el desplazamiento del centro B2 de la rueda igual al del botón B2 de la cruceta, según se indica en la misma. En la figura (Fig.7.15b), suponiendo el centro de coordenada O, el desplazamiento x’ que experimenta el botón B2 de la cruceta desde el extremo superior del avance hacia el centro O, cuando las posiciones angulares de la biela l y de la manivela r con respecto a OB2 son j y q respectivamente, es igual a: x’ = l + r – [- r cos(180º-q ) + l cosj ] (7.84) Por ser cos( 180º-q ) = - cosq, la (7.84) se puede escribir:









x’ = l + r – r cosq - l cosj (7.85) Elevación x de la pieza empujada La elevación x del centro B2 de la pieza empujada para cualquier posición angular q , se obtiene restando a la distancia total OB2 entre centros de la leva y rueda de contacto, la suma r0 + rf de sus radios, que es la altura de la pieza empujada en su posición más baja. Por lo tanto se tendrá: x = r + l – x’ – ( r0 + rf ) (7.86)Reemplazando el valor de x’ dado por la (7.85), se obtiene: x = r cosq + l cosj - ( r0 + rf ) (7.87) Si se deriva la función de x dada por la (7.87) respecto del tiempo, se obtiene la velocidad con que se desplaza el botón B2 de la cruceta:

u = dt

dsenl

dt

dsenr

dt

dx jjqq (7.88)

La velocidad angular de la manivela es:

dt

dqw (7.89)

Además de la figura (Fig.7.15) se deduce que es:

a) l senj = r senq Þ b) qj sen

l

rsen

(7.90)De la (7.90) se obtiene:

qj sen

l

rsenarc

(7.91)Derivando j respecto de q se obtiene:

jq

q

q

qj

cos

cos

1

cos

22

2 l

r

senl

r

l

r

d

d

(7.92) Por otra parte, si a dj /dt se lo multiplica y divide por dq, y reemplazando dq /dt por su valor w dado por la (7.89), se puede escribir:









jqw

j

qw

qjqj

cos

cos

cos

cos

l

rl

r

d

d

dt

d

dt

d

(7.93) Si se sustituye el valor de dj /dt dado por la (7.93) en la (7.88) y sacando factor común rw, se obtiene finalmente, para el valor de u:

jqqw tgsenr

dt

dxu cos

(7.94)Para obtener la aceleración c del botón B2 de la cruceta se deriva la función de u dada por la (7.94) respecto del tiempo, obteniéndose:

jqwjjqqww tgsen

dt

dr

dt

xd

dt

dvc 2

2

2

seccoscos (7.95)

Reemplazando en la (7.95) el valor de dj /dt dado por la (7.93) y sacando factor común rw, se obtiene:

jq

jqqw tgsen

l

rrc

3

22

cos

coscos

(7.96)Se pueden obtener otras relaciones útiles aplicando el teorema del coseno al triángulo OA1A2, como por ejemplo:

b cos2 1

21

220

2

21 rrrrrrrAA n (7.97) Donde es r1 la altura vertical OA2 y el ángulo b’ es el ángulo OA1A2. Por otra parte, de la figura (Fig.7.15) también se pueden obtener las siguientes relaciones:

a) r1 + rn = L + r0 b) tgg = kr

g

1 c) a = ( rf + rn ) seng d) b = r1 + ( rf + rn ) seng (7.98)Para la posición (b) de la leva y rueda de contacto, se presenta la relación de ángulos: a) j = g - e b) q = e + b’ (7.99)Y además: a) k = r sen( b -90º ) y b) g = r cos( b - 90º ) (7.100) Para la posición c) es: q = e (7.101)Para las posiciones en las cuales la rueda hace contacto con el arco K2K4, el radio r1, distancia entre O y A2, coincide con la manivela y la distancia l coincide con la biela, del mecanismo biela manivela de la figura (Fig.7.15c). Todas las ecuaciones para esta posición son similares a las dadas por las expresiones (7.85), (7.94) y (7.95), conteniendo r1, l1 y r1/l1 en lugar de r, l y r/l.









La pieza empujada opone una fuerza resistente en dirección de OB2, teniendo la fuerza motriz, que realiza la leva sobre la pieza empujada, la dirección A1B2 siendo en este caso el ángulo j que forma OB2A1 , el ángulo de presión. Leva de arco circular con pieza empujada en forma de placa (seta) El perfil de esta leva se construye también con arcos de círculos, según se muestra en la figura (Fig.7.16),

siendo éstos, el arco K0K2 con centro en A1 y el arco K2K4 con centro en A2.

La figura (Fig.7.16a) muestra el contacto en el punto K1

para una posición angular y y una elevación x de la pieza empujada desde la posición más baja, dada por la expresión: x = r – r cosy = r (1 - cosy ) (7.101) Para obtener la velocidad u de la pieza empujada, se deriva x dada por la (7.101) respecto del tiempo:

u =

dt

dsenr

dt

dx yy (7.102)

Pero como es:

dt

dyw

(7.103)Resulta, reemplazando dy /dt por w según la (7.103) en la (7.102) y operando, se obtiene:

yw senr

dt

dxu

(7.104) Para hallar la aceleración c de la pieza empujada se deriva u dada por la expresión (7.104) con respecto al tiempo, y teniendo en cuenta además la (7.103), se obtiene:

ywyyw coscos 2

2

2

rdt

dr

dt

xdc

(7.105) En la posición indicada en la figura (Fig.7.16b), cuando la pieza empujada en el descenso hace contacto en K3, el desplazamiento x1 de la misma desde su posición más elevada, para un recorrido angular y1 de la leva, será: x1 = r1 – r cosy1 = r1(1 - cosy1 ) (7.106) Derivando x1 dada por la (7.106) respecto del tiempo, y teniendo en cuenta la (7.103), se obtiene para la velocidad u:

u = 11

111 ywyy senr

dt

dsenr

dt

dx

(7.107)









Para la aceleración c, de la misma manera, derivando u dada por la (7.107) respecto del tiempo, y teniendo en cuenta la (7.103), se llega a la expresión:

c = 1

21

1112

2

coscos ywyyw rdt

dr

dt

xd

(7.108) Leva de lados rectos con pieza empujada con rueda de contacto

Se trata, según se muestra en la figura (Fig.7.17), de una leva cuyos lados K0K2 y K6K8 son rectos. El arco K2K4 es un círculo con centro en A2, aplicándose a la elevación, velocidad y aceleración producidos en el desplazamiento de la pieza empujada en los puntos en contacto en esta zona de la leva, las expresiones vistas anteriormente.Para el tramo K0K2, según los triángulos OK0M y O1K1M, la elevación x está dada por la expresión: x = r0 seca1 – r0+rf seca1 – rf (7.109) Sacando factor común en la (7.109): x = ( r0 + rf )( seca1 –1) (7.110) Donde es a1 la posición angular de la leva respecto del radio OK0 al comienzo de la elevación.

Derivando x dada por (7.110) con respecto al tiempo, para hallar la velocidad u, y teniendo en cuenta que es:

dt

d 1aw (7.111)

Se obtiene:

1

10

cosaaw tgrr

dt

dxu f

(7.112)

La aceleración c, surge de derivar la expresión (7.112) que da la velocidad, respecto del tiempo y de considerar la (7.111):

11

21

30

22

2

secsec aaaw tgrrdt

xdc f

(7.113)Reemplazando las funciones trigonométricas por otras funciones que dan los mismos valores, se obtiene:









12

1

02

2

2

21cos

aa

wtg

rr

dt

xdc f

(7.114) De la figura se obtienen además las siguientes relaciones: a) r0 + L = r1 + rn ; b) r0 = rn + r1 cosb ; c) L = r ( 1- cosb ) (7.115) En el comienzo de la elevación, en el punto K0 el ángulo es cero, o sea: a1 = 0 (7.116) Cuando finaliza el contacto en la zona recta de la leva, en el punto K2, el ángulo es:

0

11 rr

senrtg

f

ba (7.117)

Desde el punto K2 hasta el punto K6, el movimiento es igual al ya analizado en leva de arco circular con rueda de contacto, y se rige por las relaciones vistas en dicho caso.

2.3.3.Poleas

El mecanismo está formado por dos ruedas simples acanaladas, de manera que se pueden conectar mediante una cinta o correa tensa. El dispositivo permite transmitir el movimiento entre árboles alejados, de manera poco ruidosa. La correa, sin embargo, sufre un desgaste importante con el uso y puede llegar a romperse. Hay que tensar bien, mediante un carril o un rodillo tensor, para evitar deslizamientos y variaciones de la relación de transmisión.No es un mecanismo que se use demasiado cuando se trata de transmitir potencias elevadas. Las máquinas de coser suelen usar poleas.








http://www.terra.es/personal/jdellund/tutorial/espanol/potencia.htm

http://www.terra.es/personal/jdellund/tutorial/espanol/relacion.htm


Cada rueda acanalada se caracteriza por su diámetro (hay que considerar la anchura del canal). La relación de transmisión se calcula según la expresión

i = D conductora / D conducida

donde

i : relación de transmisiónD conductora : diámetro de la rueda conductoraD conducida : diámetro de la rueda conducida

Polea:

Dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza: sólo cambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda. Sin embargo, con un sistema de poleas móviles (también llamado polipasto) sí es posible obtener una ventaja o ganancia mecánica, que matemáticamente se define como el cociente entre la fuerza de salida (carga) y la fuerza de entrada (esfuerzo). En el caso ideal la ganancia mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen la carga que se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de entrada. El rozamiento reduce la ganancia mecánica real, y suele limitar a cuatro el número total de poleas.

Transmisión por Correas

Las correas planas y las correas en v se pueden emplear para trasmitir potencia de un eje a otro, cuando no se necesita mantener una razón de velocidades exacta entre los dos ejes. En la mayor parte de las trasmisiones por correa, las pérdidas de potencia debidas al deslizamiento y al arrastre son de 3 a 5 por ciento. En el presente estudio se supone que los ejes son paralelos. Sin embargo, tanto las correas planas como las correas en V se pueden utilizar para trasmitir potencia entre ejes no paralelos, si se satisfacen requerimientos especiales. En este caso, para que la correa se apoye correctamente sobre las poleas, se debe aproximar cada polea a un plano central perpendicular al eje de rotación de la polea.

El diseño de una correa implica la selección de la correa adecuada para trasmitir una determinada potencia o bien, la determinación de la potencia que se puede trasmitir con una correa plana o con una correa en V dada. En el primer caso, la anchura de la correa es desconocida, mientras que en el segundo caso es conocida. En ambos casos se supone el espesor de la correa.

La potencia trasmitida por una trasmisión por correa es una función de las tensiones y de la velocidad de la correa.

DondeT1 = tensión en el ramal tirante de la correa









T2 = tensión en el ramal flojo de la correav = velocidad de la correa.Cuando el espesor de una correa plana es dado, pero se desconoce su anchura, se emplea la siguiente fórmula para determinar el esfuerzo s2.Donde S1= esfuerzo máximo permisible, s2= esfuerzo en el ramal flojo de la correa, w’= peso de 1 pie de una correa que tiene una sección transversal de 1 pulg2

v = velocidad de la correa, en p/seg g= aceleración de la gravedad, 32,2 p/seg2 f = coeficiente de rozamiento entre la correa y la polea α= αngulo de abrazamiento de la correa sobre la polea, en radEn caso que se desconozca la anchura, el área de la sección trasversal requerida puede determinarse porPor consiguiente, la anchura que debe tener la correa es b = área/espesor. El valor de (T1 –T2) puede determinar con base en los caballos de fuerza estipulados: La máxima tensión en el ramal tirante de la correa depende del esfuerzo permisible del material de la correa. Generalmente se utilizan cuero y tejido de algodón impregnados en caucho y superpuestos en capas. Las correas de cuero se pueden obtener de una sola capa, dos y tres capas.Para determinar el valor de T2, tanto para correas planas como para correas en V, cuando la anchura y el espesor de la correa son conocidos, se emplea la fórmulaDonde w = peso de 1 pie de correa; v = velocidad de la correa, p/seg;g = aceleración de la gravedad, 32,2 p/segf= coeficiente de rozamiento entre la correa y la polea; α= αngulo de abrazamiento, radianes; β= αngulo de la garganta, para correas en V (para una correa plana β es 180°).La cantidad wv2/g es debida a la fuerza centrífuga que tiende a separar la correa de la polea y reduce la potencia que se puede trasmitir.La capacidad de conducir carga de un par de poleas está determinada por la que tenga el menor valor de . Es por esta razón que una correa en V se puede utilizar con una polea acanalada y una polea plana, con lo cual se economizan gastos innecesarios.La excesiva flexión de una correa hace que su vida se disminuya. Para obtener una vida razonable de la correa. la relación mínima del diámetro de una polea al espesor de la correa debe ser aproximadamente 30.

Angulos de Abrazamiento

Los ángulos de abrazamiento de una correa abierta (Figura 1) se pueden determinar por:Los ángulos de abrazamiento de una correa cruzada se pueden determinar por

2.3.4.Práctica ilustrativa.

Unidad 3. Elementos estructurales









3.1 Perfiles Estructurales

3.1.1.Placa, Angulo, Estándar, Zeta, T, Canal y Barra redonda

3.2 Estructuras de madera

3.3 Mampostería y concreto armado

Cemento de mampostería

El cemento de mampostería se emplea en la elaboración de morteros para aplanados, junto de bloques y otros trabajos similares, por cuyo motivo también se le denomina cemento de albañilería. Dos características importantes de este cemento son su plasticidad y su capacidad para retener el agua de mezclado. Tomando en cuenta que sus requisitos de resistencia son comparativamente menores que los del portland, esas características suelen fomentarse con el uso de materiales inertes tales como caliza y arcilla, que pueden molerse conjuntamente con el clinker o molerse por separado y mezclarse con el cemento portland ya elaborado. La Especificación ASTM C 91(8) considera tres tipos de cemento de mampostería (N, S y M) con tres diferentes niveles de resistencia. En México se produce normalmente un solo tipo de este cemento conforme a la NOM C-21(9) cuyos requisitos son equiparables a los del cemento de nivel inferior de resistencia (tipo N) reglamentado por la ASTM.

Unidad 4. Aplicación de softwareAlgunos de los temas aquí mencionados se encuentran en los manuales de autocad

4.1 Dibujos de Trabajo.

4.1.1.Sujetadores

4.1.2.Elementos mecánicos de transmisión

4.1.3.Elementos estructurales

4.1.4.Modelado de sólidos

4.1.5.Manipulación de sólidos

Unidad 5. Interpretación de planos de ingeniería

5.1 Códigos y símbolos

5.1.1.Los mas utilizados en ingeniería civil

Arquitectura e Ingeniería CivilEn este campo la tecnología CAD/CAM se ha venido utilizando desde sus inicios, en principio con aplicaciones 2D de delineación y actualmente con sofisticadas herramientas 3D. Las









aplicaciones más habituales del CAD/CAM relacionado con la arquitectura y la ingeniería civil son:§ Librerías de elementos de construcción normalizados§ Diseño arquitectónico.§ Diseño de interiores.§ Diseño de obra civil§ Cálculo de estructuras.§ Mediciones y presupuestos.§ Planificación de procesos.

5.1.2.Los mas utilizados en la arquitectura

5.1.3Los mas utilizados en ingeniería eléctricaIngeniería Eléctrica y electrónicaLas aplicaciones más habituales del CAD/CAM relacionado con la Ingeniería Eléctrica y electrónica son:§ Librerías de componentes normalizados.§ Diseño de circuitos integrados.§ Diseño de placas de circuito impreso§ Diseño de instalaciones eléctricas.§ Análisis, verificación y simulación de los diseños.§ Programación de control numérico para el mecanizado o montaje de placas.









5.1.4.Los más utilizados en ingeniería mecánicaEs el campo donde más uso se he hecho tradicionalmente, fomentado sobre todo por la industria automovilística y aeroespacial que han llevado la iniciativa de la tecnología CAD/CAM. Las aplicaciones más habituales del CAD/CAM mecánico incluyen:§ Librerías de piezas mecánicas normalizadas§ Modelado con NURBS y sólidos paramétricos.§ Modelado y simulación de moldes§ Análisis por elementos finitos.§ Fabricación rápida de prototipos.§ Generación y simulación de programas de control numérico.§ Generación y simulación de programación de robots.§ Planificación de procesos.§ Traductores de formatos neutros (IGES, STEP).








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