www.FreeLibros.me

FACTORES DE CONVERSIN

De unidades estadounidenses usuales a unidades mtricas

1 Blob (bl) = 175.127 Kilogramos (kg)

1 Pulgada cbica (in3) = 16.387 Centmetros cbicos (cc)

1 Pie (ft) = 0.3048 Metros (m)

1 Caballo de fuerza (hp) = 745.699 Watts (W)

1 Pulgada (in) = 0.0254 Metros (m)

1 Milla, terrestre U.S. (mi) = 1 609.344 Metros (m)

1 Libra fuerza (lb) = 4.4482 Newtons (N)

= 444 822.2 Dinas

1 Libra masa (lbm) = 0.4536 Kilogramos (kg)

1 Libra-pie (lb-ft) = 1.3558 Newton-metros (N-m)

= 1.3558 Joules (J)

1 Libra-pie-segundo (lb-ft/s) = 1.3558 Watts (W)

1 Libra pulgada (lb-in) = 0.1128 Newton-metros (N-m)

= 0.1128 Joules (J)

1 Libra-pulgada-segundo (lb-in/s) = 0.1128 Watts (W)

1 Libra/pie2 (lb/ft2) = 47.8803 Pascales (Pa)

1 Libra/pulgada2 (lb/in2), (psi) = 6 894.757 Pascales (Pa)

1 Revolucin/minuto (rpm) = 0.1047 Radianes/segundo (rad/s)

1 Slug (sl) = 14.5939 Kilogramos (kg)

1 Tonelada, corta (2 000 lbm) = 907.1847 Kilogramos (kg)

Entre unidades estadounidenses usuales

1 Blob (bl) = 12 Slugs (sl)

1 Blob (bl) = 386 Libras masa (lbm)

1 Pie (ft) = 12 Pulgadas (in)

1 Caballo de fuerza (hp) = 550 Libras-pies/segundo (lb-ft/s)

1 Nudo = 1.1515 Millas/hora (mph)

1 Milla, terrestre U.S. (mi) = 5 280 Pies (ft)

1 Milla/hora = 1.4667 Pies/seg (ft/s)

1 Libra fuerza (lb) = 16 Onzas (oz)

1 Libra masa (lbm) = 0.0311 Slugs (sl)

1 Libra-pie (lb-ft) = 12 Libras-pulgadas (lb-in)

1 Libra-pie-segundo (lb-ft/s) = 0.001818 Caballo de fuerza (hp)

1 Libra-pulgada (lb-in) = 0.0833 Libras-pies (lb-ft)

1 Libra-pulgada/segundo (lb-in/s) = 0.0218 Caballos de fuerza (hp)

1 Libra/pulgada2 (lb/in2), (psi) = 144 Libras/pie2 (lb/ft2)

1 Radin/segundo (rad/s) = 9.549 Revoluciones/minuto (rpm)

1 Slug (sl) = 32.174 Libras masa (lbm)

1 Tonelada, corta = 2 000 Libras masa (lbm)

Preliminares.indd IIPreliminares.indd II 1/29/09 6:35:56 PM1/29/09 6:35:56 PM

www.FreeLibros.me

DISEO DE MAQUINARIASntesis y anlisis de mquinas

y mecanismos

Cuarta edicin

MXICO BOGOT BUENOS AIRES CARACAS GUATEMALA LISBOA MADRID NUEVA YORK SAN JUAN SANTIAGO

AUCKLAND LONDRES MILN MONTREAL NUEVA DELHISAN FRANCISCO SINGAPUR SAN LUIS SIDNEY TORONTO

Robert L. Norton Worcester Polytechnic Institute

Worcester, Massachusetts

Revisin tcnica:

Miguel ngel Ros Snchez Divisin de Ingeniera y Arquitectura,

Instituto Tecnolgico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM),Campus Estado de Mxico

Preliminares.indd VPreliminares.indd V 1/29/09 6:35:57 PM1/29/09 6:35:57 PM

www.FreeLibros.me

Director Higher Education: Miguel ngel Toledo CastellanosDirector editorial: Ricardo Alejandro del Bosque AlaynEditor sponsor: Pablo E. Roig VzquezCoordinadora editorial: Marcela I. Rocha MartnezEditor de desarrollo: Edmundo Carlos Ziga GutirrezSupervisor de produccin: Zeferino Garca GarcaTraductor: Jess Elmer Murrieta Murrieta

DISEO DE MAQUINARIASntesis y anlisis de mquinas y mecanismosCuarta edicin

Prohibida la reproduccin total o parcial de esta obra,por cualquier medio, sin la autorizacin escrita del editor.

Educacin

DERECHOS RESERVADOS 2009 respecto a la cuarta edicin en espaol porMcGRAW-HILL/INTERAMERICANA EDITORES, S.A. DE C.V.A Subsidiary of The McGraw-Hill Companies, Inc.

Prolongacin Paseo de la Reforma Nm. 1015, Torre A,Piso 17, Colonia Desarrollo Santa Fe,Delegacin lvaro Obregn,C.P. 01376, Mxico, D.F.Miembro de la Cmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Nm. 736

ISBN: 978-970-10-6884-7

Traducido de la cuarta edicin de: Design of machinery: An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines. Copyright MMVIII by McGraw-Hill, All rights reserved. Previous editions: 2004, 2001, 1999, and 1992.

ISBN: 0-07-312158-4

0123456789 08765432109

Impreso en Mxico Printed in Mexico

Preliminares.indd VIPreliminares.indd VI 1/29/09 6:35:58 PM1/29/09 6:35:58 PM

www.FreeLibros.me

ACERCA DEL AUTORRobert L. Norton obtuvo grados de licenciatura tanto en Ingeniera Mecnica como en Tecnologa Industrial en la Northeastern University, y una maestra en Diseo de Ingeniera en la Tufts Univer-sity. Es ingeniero profesional registrado en Massachusetts. Tiene una amplia experiencia industrial en diseo y manufactura de ingeniera, y muchos aos de experiencia docente en ingeniera mecni-ca, diseo de ingeniera, ciencia de la computacin y materias relacionadas en la Northeastern Uni-versity, Tufts University y Worcester Polytechnic Institute.

Durante 10 aos dise cmaras en la Polaroid Corporation, mecanismos afi nes y maquinaria automatizada de alta velocidad. Trabaj tres aos en Jet Spray Cooler Inc., en donde dise maqui-naria y productos para el manejo de alimentos. Durante cinco aos ayud a desarrollar un corazn artifi cial y dispositivos de circulacin inocua asistida (de contrapulsacin) en el Tufts New England Medical Center y el Boston City Hospital. Desde que se retir de la industria para dedicarse a la docencia, ha continuado desempendose como consultor independiente en proyectos de ingeniera que van desde productos mdicos desechables hasta maquinaria de produccin de alta velocidad. Posee trece patentes estadounidenses.

Ha formado parte del cuerpo de profesores del Worcester Polytechnic Institute desde 1981, y en la actualidad es profesor de Ingeniera Mecnica, jefe del grupo de diseo en ese departamento y director del Gillette Project Center en WPI. Imparte cursos de licenciatura y posgrado en Ingeniera Mecnica, especialmente en diseo, cinemtica, vibraciones y dinmica de maquinaria.

Es autor de numerosos ensayos y artculos tcnicos sobre cinemtica, dinmica de maquinaria, diseo y fabricacin de levas, computadoras en la educacin y enseanza de la ingeniera, y de los textos Machine Design: An Integrated Approach y Cam Design and Manufacturing Handbook. Es miembro de la American Society of Mechanical Engineers y de la Society of Automotive Engineers. Los rumores sobre el trasplante de un microprocesador Pentium en su cerebro son totalmente falsos (aun cuando podra utilizar algo de RAM adicional). En cuanto al anillo de Unobtanium,* sa es otra historia.

* Vase el ndice.

Preliminares.indd IXPreliminares.indd IX 1/29/09 6:35:59 PM1/29/09 6:35:59 PM

www.FreeLibros.me

CONTENIDOPrefacio de la cuarta edicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XIXPrefacio de la primera edicin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XXI

PARTE I CINEMTICA DE MECANISMOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Captulo 1 Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.0 Propsito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1 Cinemtica y cintica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Mecanismos y mquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Una breve historia de la cinemtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4 Aplicaciones de la cinemtica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5 El proceso de diseo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Diseo, invencin, creatividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Identifi cacin de la necesidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Investigacin preliminar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Planteamiento de objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Especifi caciones de desempeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Ideacin e invencin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Anlisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Seleccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Diseo detallado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Creacin de prototipos y pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Produccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1.6 Otros enfoques al diseo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Diseo axiomtico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.7 Soluciones mltiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.8 Factores humanos en la ingeniera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.9 El reporte en ingeniera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.10 Unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .