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Parte 1. FUNDAMENTOS
1. INTRODUCCIÓN AL DISEÑO EN INGENIERÍA MECÁNICA
1-1 El diseño
1-2 El diseño en ingeniería mecánica
1-3 Fases e interacciones del proceso de diseño
1-4 Herramientas y recursos de diseño
1-5 Responsabilidades profesionales del ingeniero de diseño
1-6 Normas y códigos
1-7 Aspectos económicos
1-8 Seguridad y responsabilidad legal del producto
1-9 Esfuerzo y resistencia
1-10 Incertidumbre
1-11 Factor de diseño y factor de seguridad
1-12 Confiabilidad
1-13 Dimensiones y tolerancias
1-14 Unidades
1-15 Cálculos y cifras significativas
1-16 Interdependencias entre temas de diseño
1-17 Especificaciones del caso de estudio: transmisión de potencia
2. MATERIALES
2-1 Resistencia y rigidez del material
2-2 Significancia estadística de las propiedades de los materiales
2-3 Resistencia y trabajo en frío
2-4 Dureza
2-5 Propiedades de impacto
2-6 Efectos de la temperatura
2-7 Sistemas de numeración
2-8 Fundición en arena
2-9 Moldeo en cascarón
2-10 Fundición de revestimiento
2-11 Proceso de metalurgia de polvos
2-12 Procesos de trabajo en caliente
2-13 Procesos de trabajo en frío
2-14 Tratamiento térmico del acero
2-15 Aceros aleados
2-16 Aceros resistentes a la corrosión
2-17 Materiales para fundición
2-18 Metales no ferrosos
2-19 Plásticos
2-20 Materiales compuestos
2-21 Selección de materiales
3. ANÁLISIS DE CARGA Y ESFUERZO
3-1 Equilibrio y diagramas de cuerpo libre
3-2 Fuerza cortante y momentos flectores en vigas
3-3 Funciones de singularidad
3-4 Esfuerzo
3-5 Componentes cartesianos del esfuerzo
3-6 Círculo de Mohr del esfuerzo plano
3-7 Esfuerzo tridimensional general
3-8 Deformación unitaria elástica
3-9 Esfuerzos uniformemente distribuidos
3-10 Esfuerzos normales para vigas en flexión
3-11 Esfuerzos cortantes para vigas en flexión
3-12 Torsión
3-13 Concentración del esfuerzo
3-14 Esfuerzos en cilindros presurizados
3-15 Esfuerzos en anillos rotatorios
3-16 Ajustes a presión y por contracción
3-17 Efectos de la temperatura
3-18 Vigas curvas en flexión
3-19 Esfuerzos de contacto
4. DEFLEXIÓN Y RIGIDEZ
4-1 Constantes de resorte
4-2 Tensión, compresión y torsión
4-3 Deformación debida a flexión
4-4 Métodos para calcular la deflexión en vigas
4-5 Cálculo de la deflexión en vigas por superposición
4-6 Cálculo de la deflexión de una viga por funciones de singularidad
4-7 Energía de deformación
4-8 Teorema de Castigliano
4-9 Deflexión de elementos curvos
4-10 Problemas estáticamente indeterminados
4-11 Elementos sometidos a compresión: general
4-12 Columnas largas con carga centrada
4-13 Columnas de longitud intermedia con carga centrada
4-14 Columnas con carga excéntrica
4-15 Puntales o elementos cortos sometidos a compresión
4-16 Estabilidad elástica
4-17 Choque e impacto
Parte 2. PREVENCIÓN DE FALLAS
5. FALLAS RESULTANTES DE CARGA ESTÁTICA
5-1 Resistencia estática
5-2 Concentración del esfuerzo
5-3 Teorías de falla
5-4 Teoría del esfuerzo cortante máximo para materiales dúctiles
5-5 Teoría de la energía de distorsión para materiales dúctiles
5-6 Teoría de Mohr-Coulomb para materiales dúctiles
5-7 Resumen de fallas en materiales dúctiles
5-8 Teoría del esfuerzo normal máximo para materiales frágiles
5-9 Modificaciones a la teoría de Mohr para materiales frágiles
5-10 Resumen de fallas en materiales frágiles
5-11 Selección de criterios de falla
5-12 Introducción a la mecánica de fractura
5-13 Análisis estocástico
5-14 Ecuaciones de diseño importantes
6. FALLAS POR FATIGA DEBIDAS A CARGAS VARIABLES
6-1 Introducción a la fatiga en metales
6-2 Enfoque de la falla por fatiga en el análisis y el diseño
6-3 Métodos de fatiga-vida
6-4 Método del esfuerzo-vida
6-5 Método de deformación-vida
6-6 Método mecánico de la fractura lineal-elástica
6-7 Límite de resistencia a la fatiga
6-8 Resistencia a la fatiga
6-9 Factores que modifican el límite de resistencia a la fatiga
6-10 Concentración del esfuerzo y sensibilidad a la muesca
6-11 Caracterización de esfuerzos fluctuantes
6-12 Criterios de falla por fatiga ante esfuerzos variables
6-13 Resistencia a la fatiga por torsión bajo esfuerzos fluctuantes
6-14 Combinaciones de modos de carga
6-15 Esfuerzos variables y fluctuantes; daño por fatiga acumulada
6-16 Resistencia a la fatiga superficial
6-17 Análisis estocástico
6-18 Resumen de ecuaciones de diseño importantes para el método del esfuerzo-vida
Parte 3. DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS
7. EJES, FLECHAS Y SUS COMPONENTES
7-1 Introducción
7-2 Materiales para fabricar ejes
7-3 Configuración del eje
7-4 Diseño de ejes para el esfuerzo
7-5 Consideraciones sobre deflexión
7-6 Velocidades críticas de ejes
7-7 Componentes diversos de los ejes
7-8 Límites y ajustes
8. TORNILLOS, SUJETADORES Y DISEÑO DE UNIONES NO PERMANENTES
8-1 Normas y definiciones de roscas
8-2 Mecánica de los tornillos de potencia
8-3 Sujetadores roscados
8-4 Uniones: rigidez del sujetador
8-5 Uniones: rigidez del elemento
8-6 Resistencia del perno
8-7 Uniones a tensión: la carga externa
8-8 Relación del par de torsión del perno con la tensión del perno
8-9 Uniones a tensión cargadas en forma estática con precarga
8-10 Uniones con empaque
8-11 Carga por fatiga de uniones a tensión
8-12 Uniones con pernos y remaches cargadas en cortante
9. SOLDADURA, ADHESIÓN Y DISEÑO DE UNIONES PERMANENTES
9-1 Símbolos de soldadura
9-2 Soldaduras a tope y de filete
9-3 Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a torsión
9-4 Esfuerzos en uniones soldadas sujetas a flexión
9-5 Resistencia de las uniones soldadas
9-6 Carga estática
9-7 Carga de fatiga
9-8 Soldadura por resistencia
9-9 Uniones con adhesivo
10. RESORTES MECÁNICOS
10-1 Esfuerzos en resortes helicoidales
10-2 Efecto de la curvatura
10-3 Deflexión de resortes helicoidales
10-4 Resortes de compresión
10-5 Estabilidad
10-6 Materiales para fabricar resortes
10-7 Diseño de resortes helicoidales de compresión para servicio estático
10-8 Frecuencia crítica de resortes helicoidales
10-9 Carga por fatiga de resortes helicoidales a compresión
10-10 Diseño de un resorte helicoidal de compresión para carga por fatiga
10-11 Resortes de extensión
10-12 Resortes de espiras helicoidales de torsión
10-13 Resortes Belleville
10-14 Resortes diversos
12. COJINETES DE CONTACTO DESLIZANTE Y LUBRICACIÓN
12-1 Tipos de lubricación
12-2 Viscosidad
12-3 Ecuación de Petroff
12-4 Lubricación estable
12-5 Lubricación de película gruesa
12-6 Teoría hidrodinámica
12-7 Consideraciones de diseño
12-8 Relaciones entre las variables
12-9 Condiciones de estado estable en cojinetes autocontenidos
12-10 Holgura
12-11 Cojinetes con lubricación a presión
12-12 Cargas y materiales
12-13 Tipos de cojinetes
12-14 Cojinetes de empuje
12-15 Cojinetes de lubricación límite
13. ENGRANES: DESCRIPCIÓN GENERAL
13-1 Tipos de engranes
13-2 Nomenclatura
13-3 Acción conjugada
13-4 Propiedades de la involuta
13-5 Fundamentos
13-6 Relación de contacto
13-7 Interferencia
13-8 Formación de dientes de engranes
13-9 Engranes cónicos rectos
13-10 Engranes helicoidales paralelos
13-11 Engranes de tornillo sinfín
13-12 Sistemas de dientes
13-13 Trenes de engranes
13-14 Análisis de fuerzas: engranes rectos
13-15 Análisis de fuerzas: engranes cónicos
13-16 Análisis de fuerzas: engranes helicoidales
13-17 Análisis de fuerzas: engranes de tornillo sinfín
14. ENGRANES RECTOS Y HELICOIDALES
14-1 Ecuación de flexión de Lewis
14-2 Durabilidad de la superficie
14-3 Ecuaciones del esfuerzo de AGMA
14-4 Ecuaciones de resistencia AGMA
14-5 Factores geométricos I y J (ZI y YJ)
14-6 Coeficiente elástico Cp ZE
14-7 Factor dinámico Kv
14-8 Factor de sobrecarga Ko
14-9 Factores de la condición superficial Cf (ZR)
14-10 Factor de tamaño Ks
14-11 Factor de distribución de la carga Km (KH)
14-12 Factor de relación de la dureza CH
14-13 Factores de los ciclos de esfuerzos YN y ZN
14-14 Factor de confiabilidad KR (YZ)
14-15 Factores de temperatura KT (Y)
14-16 Factor de espesor del aro KB
14-17 Factores de seguridad SF y SH
14-18 Análisis
14-19 Diseño de un acoplamiento de engranes
15. ENGRANES CÓNICOS Y DE TORNILLO SINFÍN
15-1 Engranes cónicos: descripción general
15-2 Esfuerzos y resistencias en engranes cónicos
15-3 Factores de la ecuación AGMA
15-4 Análisis de engranes cónicos rectos
15-5 Diseño de un acoplamiento de engranes cónicos rectos
15-6 Engranes de tornillo sinfín: ecuación AGMA
15-7 Análisis de un tornillo sinfín
15-8 Diseño del acoplamiento de un engrane y un tornillo sinfín
15-9 Carga de desgaste de Buckingham
16. EMBRAGUES, FRENOS, COPLES Y VOLANTES DE INERCIA
16-1 Fundamentos del análisis estático de frenos
16-2 Embragues y frenos de tambor de expansión interna
16-3 Embragues y frenos de contracción externa
16-4 Embragues y frenos de banda
16-5 Embragues axiales de fricción de contacto
16-6 Frenos de disco
16-7 Embragues y frenos cónicos
16-8 Consideraciones sobre energía
16-9 Aumento de temperatura
16-10 Materiales de fricción
16-11 Otros tipos de embragues y coples
16-12 Volantes de inercia
17. ELEMENTOS MECÁNICOS FLEXIBLES
17-1 Bandas
17-2 Transmisiones de banda plana o redonda
17-3 Bandas en V
17-4 Bandas de sincronización
17-5 Cadenas de rodillos
17-6 Cables metálicos
17-7 Ejes flexibles
18. CASO DE ESTUDIO: TRANSMISIÓN DE POTENCIA
18-1 Secuencia de diseño para transmisión de potencia
18-2 Requisitos de potencia y par de torsión
18-3 Especificaciones de engranes
18-4 Diseño del eje
18-5 Análisis de fuerzas
18-6 Selección del material del eje
18-7 Diseño del eje para esfuerzos
18-8 Diseño del eje para deflexión
18-9 Selección de cojinetes
18-10 Selección de cuña y anillo de retención
18-11 Análisis final
Parte 4. HERRAMIENTAS DE ELEMENTOS FINITOS
19. ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS
19-1 Método del elemento finito
19-2 Geometrías del elemento
19-3 Proceso de solución del elemento finito
19-4 Generación de malla
19-5 Aplicación de la carga
19-6 Condiciones de frontera
19-7 Técnicas de modelado
19-8 Esfuerzos térmicos
19-9 Carga de pandeo crítica
19-10 Análisis de vibración
20. CONSIDERACIONES ESTADÍSTICAS
20-1 Variables aleatorias
20-2 Media aritmética, variancia y desviación estándar
20-3 Distribuciones de probabilidad
20-4 Propagación del error
20-5 Regresión lineal
APÉNDICES
A. Tablas útiles
B. Respuestas a problemas seleccionados