Diseño de maquinaria : síntesis y análisis de máquinas y mecanismos /
Robert L. Norton
- 3ra ed.
- México : McGraw-Hill, 2005
- xxi, 749 p. : il., fig., tablas ; 27 cm + 1 CD-ROOM
Incluye índice alfabético
Referencias al final de cada capítulo
PARTE I. CINEMÁTICA Y MECÁNICA CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1.0. Propósito 1.1. Cinemática y cinética 1.2. Mecanismos y máquinas 1.3. Una breve historia de la cinemática 1.4. Aplicaciones de la cinemática 1.5. El proceso de diseño Diseño, invención, creatividad Identificación de lo necesidad Investigación preliminar Planteamiento de objetivos Especificaciones de desempeño Ideación e invención Análisis Selección Diseño detallado Creación de prototipos y pruebas Producción 1.6. Otros enfoques al diseño Diseño axiomático 1.7. Soluciones múltiples 1.8. Factores humanos en la ingeniería 1.9. El reporte en ingeniería 1.10. Unidades 1.11. Lo que viene CAPÍTULO 2. FUNDAMENTOS DE CINEMÁTICA 2.0. Introducción 2.1. Grados de libertad (GDL) o movilidad 2.2. Tipos de movimiento 2.3. Eslabones, juntos y cadenas cinemáticas 2.4. Determinación del grado de libertad o movilidad Grado de libertad (movilidad) en mecanismos planos Grado de libertad (movilidad) en mecanismos espaciales 2.5. Mecanismos y estructuras 2.6. Síntesis de número 2.7. Paradojas 2.8. Isómeros 2.9. Transformación de eslabonamientos 2.10. Movimiento intermitente 2.11. Inversión 2.12. La condición de Grashof Clasificación del eslabonamiento de cuatro barras 2.13. Eslabonamientos de más de cuatro barras Eslabonamientos de cinco barras engranadas Eslabonamientos de seis barras Criterios de rotatibilidad tipo Grashof para eslabonamientos de orden alto 2.14. Los resortes como eslabones 2.15. Mecanismos flexibles 2.16. Sistemas microelectromecánicos (MEMS) 2.17. Consideraciones prácticas Juntas de pasador contra correderas y semijuntas ¿En voladizo o en doble voladizo? Eslabones cortos Relación de apoyo Correderas comerciales Eslabonamientos contra levas 2.18. Motores y propulsores Motores eléctricos Motores neumáticos e hidráulicos Cilindros neumáticos e hidráulicos Solenoides CAPÍTULO 3. SÍNTESIS GRÁFICA DE ESLABONAMIENTOS 3.0. Introducción 3.1. Síntesis 3.2. Generación de función, trayectoria y movimiento 3.3. Condiciones límite 3.4. Síntesis dimensional Síntesis de dos posiciones Síntesis de tres posiciones con pivotes móviles especificados Síntesis de tres posiciones con los pivotes móviles alternos Síntesis de tres posiciones con pivotes fijos especificados Síntesis de posición para más de tres posiciones 3.5. Mecanismos de retorno rápido Mecanismo de retorno rápido de cuatro barras Mecanismo de retorno rápido de seis barras 3.6. Curvas de acoplador 3.7. Cognados Movimiento paralelo Cognados de cinco barras engranadas del mecanismo de cuatro barras 3.8. Mecanismos de línea recta Diseño óptimo de mecanismos de cuatro barras de línea recta 3.9. Mecanismos con detenimiento Mecanismos con detenimiento simple Mecanismos con doble detenimiento 3.10. Otros mecanismos útiles Movimiento del pistón de velocidad constante Movimiento de balancín con excursión angular grande Movimiento circular con centro remoto CAPÍTULO 4. ANÁLISIS DE POSICIÓN 4.0. Introducción 4.1. Sistemas de coordenadas 4.2. Posición y desplazamiento Posición Transformación de coordenadas Desplazamiento 4.3. Traslación, rotación y movimiento complejo Traslación Rotación Movimiento complejo Teoremas 4.4. Análisis gráfico de la posición de mecanismos articulados 4.5. Análisis algebraico de posición de mecanismos Representación en configuración de lazo vectorial de mecanismos Números complejos como vectores Ecuación de lazo vectorial para un mecanismo de cuatro barras 4.6. Solución de posición de un mecanismo de cuatro barras de manivela corredera 4.7. Solución de posición de un mecanismo de manivela-corredera invertido 4.8. Mecanismos de más de cuatro barras Mecanismo de cinco barras engranado Mecanismos de seis barras 4.9. Posición de cualquier punto en un mecanismo 4.10. Ángulos de transmisión Valores extremos del ángulo de transmisión 4.11. Posiciones de agarrotamiento 4.12. Circuitos y ramos en mecanismos 4.13. Método de solución de Newton-Raphson Determinación de una raíz unidimensional (método de Newton) Determinación de raíces multidimensionales (método de Newton-Raphson) Solución de Newton-Raphson para el mecanismo de cuatro barras Resolvedores de ecuaciones CAPÍTULO 5. SÍNTESIS ANALÍTICA DE MECANISMOS 5.0. Introducción 5.1. Tipos de síntesis cinemática 5.2. Puntos de precisión 5.3. Generación de movimiento de dos posiciones mediante síntesis analítica 5.4. Comparación de síntesis analítica y gráfica de dos posiciones 5.5. Solución de ecuaciones simultáneas 5.6. Generación de movimiento de tres posiciones mediante síntesis analítica 5.7. Comparación de síntesis analítica y gráfica de tres posiciones 5.8. Síntesis para la localización de un pivote fijo especificado 5.9. Círculos con punto en el círculo y punto en el centro 5.10. Síntesis analítica de cuatro y cinco posiciones 5.11. Síntesis analítica en un generador de trayectoria con temporización prescrita 5.12. Síntesis analítica de un generador de función de cuatro barras 5.13. Otros métodos de síntesis de mecanismos Métodos de puntos de precisión Métodos de ecuación de curva de acoplador Métodos de optimización CAPÍTULO 6. ANÁLISIS DE LA VELOCIDAD 6.0. Introducción 6.1. Definición de velocidad 6.2. Análisis gráfico de la velocidad 6.3. Centros instantáneos de velocidad 6.4. Análisis de velocidad con centros instantáneos Relación de velocidad angular Ventaja mecánica Utilización de los centros instantáneos en el diseño de mecanismos 6.5. Centrodos Mecanismo "sin eslabones" Cúspides 6.6. Velocidad de deslizamiento 6.7. Soluciones analíticas para el análisis de velocidad Mecanismo de cuatro barras con juntas de pasador Manivela-corredera de cuatro barras Mecanismo de cuatro barras manivela-corredera invertido 6.8. Análisis de velocidad del mecanismo de cinco barras engranado 6.9. Velocidad de cualquier punto de un mecanismo CAPÍTULO 7. ANÁLISIS DE LA ACELERACIÓN 7.0. Introducción 7.1. Definición de la aceleración 7.2. Análisis gráfico de la aceleración 7.3. Soluciones analíticas para el análisis de la aceleración Mecanismo de cuatro barras con juntas de pasador Mecanismo de cuatro barras manivela-corredera Aceleración de Coriolis Mecanismo de cuatro barras manivela-corredera invertido 7.4. Análisis de aceleración del mecanismo de cinco barras engranado 7.5. Aceleración de cualquier punto de un mecanismo 7.6. Tolerancia humana a la aceleración 7.7. Sacudimiento 7.8. Mecanismos de n barras CAPÍTULO 8. DISEÑO DE LEVAS 8.0. Introducción 8.1. Terminología de levas Tipo de movimiento de seguidor Tipo de cierre de junta Tipo de seguidor Tipo de leva Tipo de restricciones de movimiento Tipo de programa de movimiento 8.2. Diagramas S V A J 8.3. Diseño de levas con doble detenimiento: selección de las funciones S V A J Ley fundamental de diseño de levas Movimiento armónico simple (MAS) Desplazamiento cicloidal Funciones combinadas Familia SCCA de funciones de doble detenimiento Funciones polinomiales Aplicaciones de polinomios con doble detenimiento 8.4. Diseño de una leva con detenimiento simple: selección de las funciones S V A J Aplicaciones de polinomios a detenimiento simple Efecto de la asimetría en la solución polinomial al caso de subida-bajada 8.5. Movimiento de trayectoria crítica (CPM) Polinomios utilizados para movimiento de trayectoria crítica 8.6. Dimensionamiento de la leva: ángulo de presión y radio de curvatura Ángulo de presión: seguidores de rodillos trasladantes Selección del radio de un círculo primario Momento de volteo: seguidor de cara plana trasladante Radio de curvatura: seguidor de rodillo trasladante Radio de curvatura: seguidor de cara plano trasladante 8.7. Consideraciones en la fabricación de levas Maquinado de una leva Desempeño real de la leva comparado con el desempeño teórico 8.8. Consideraciones prácticas de diseño ¿Seguidor trasladante u oscilante? ¿Con cierre de forma o de fuerza? ¿Leva radial o axial? ¿Seguidor de rodillo o de cara plana? ¿Con detenimiento o sin detenimiento? ¿Rectificar o no rectificar? ¿Lubricar o no lubricar? CAPÍTULO 9. TRENES DE ENGRANES 9.0. Introducción 9.1. Cilindros rodantes 9.2. Ley fundamental de engranaje La forma de involuta en dientes de engrane Angulo de presión Cambio de la distancia entre centros Juego entre dientes 9.3. Nomenclatura de diente de engrane 9.4. Interferencia y socavado Formas de diente de cabeza desigual 9.5. Relación de contacto 9.6. Tipos de engranes Engranes rectos, helicoidales y de espina de pescado Tornillos sinfín y engranes de tornillo sinfín Cremallera y piñón Engranes cónicos e hipoidales Engranes no circulares Transmisiones de banda y cadena 9.7. Trenes de engranes simples 9.8. Trenes de engranes compuestos Diseño de trenes compuestos Diseño de trenes compuestos revertidos Un algoritmo para el diseño de trenes de engranes compuestos 9.9. Trenes de engranes epicíclicos o planetarios Método tabular Método de la fórmula 9.10. Eficiencia de los trenes de engranes 9.11. Transmisiones 9.12. Diferenciales PARTE II. DINÁMICA DE MAQUINARIA CAPÍTULO 10. FUNDAMENTOS DE DINÁMICA 10.0. Introducción 10.1. Leyes del movimiento de Newton 10.2. Modelos dinámicos 10.3. Masa 10.4. Momento de masa y centro de gravedad 10.5. Momento de inercia de masa (segundo momento de masa) 10.6. Teorema de ejes paralelos (teorema de transferencia) 10.7. Determinación del momento de inercia de masa Métodos analíticos Métodos experimentales 10.8. Radio de giro 10.9. Modelado de eslabones rotatorios 10.10. Centro de percusión 10.11. Modelos dinámicos con parámetros concentrados Constante de resorte Amortiguamiento 10.12. Sistemas equivalentes Amortiguadores combinados Combinación de resortes Combinación de masas Relaciones de palanca y engranes 10.13. Métodos de solución 10.14. Principio de d´Alembert 10.15. Métodos de energía: trabajo virtual CAPÍTULO 11. ANÁLISIS DE FUERZAS DINÁMICAS 11.0. Introducción 11.1. Método de solución newtoniano 11.2. Un solo eslabón en rotación pura 11.3. Análisis de fuerzas de un mecanismo articulado de tres barras de manivela corredera 11.4. Análisis de fuerzas de un mecanismo de cuatro barras 11.5. Análisis de fuerzas de un mecanismo de cuatro barras de manivela-corredera 11.6. Análisis de fuerzas del mecanismo de manivela-corredera invertido 11.7. Análisis de fuerzas: mecanismos con más de cuatro barras 11.8. Fuerzas y par de torsión de sacudimiento 11.9. Programa FOURBAR 11.10. Análisis de fuerzas en mecanismos mediante métodos de energía 11.11. Control del par de torsión de entrada: volantes 11.12. Índice de transmisión de fuerza en un mecanismo 11.13. Consideraciones prácticas CAPÍTULO 12. BALANCEO 12.0. Introducción 12.1. Balanceo estático 12.2. Balanceo dinámico 12.3. Balanceo de mecanismos articulados Balanceo completo de fuerzas de mecanismos articulados 12.4. Efecto del balanceo en fuerzas de sacudimiento y fuerzas en pasadores 12.5. Efecto del balanceo en el par de torsión de entrada 12.6. Balanceo del momento de sacudimiento en mecanismos 12.7. Medición y corrección del desbalanceo CAPÍTULO 13. DINÁMICA DE MOTORES 13.0. Introducción 13.1. Diseño del motor 13.2. Cinemática del mecanismo de manivela-corredera 13.3. Fuerzas del gas y pares de torsión de gas 13.4. Masas equivalentes 13.5. Fuerzas de inercia y de sacudimiento 13.6. Pares de torsión de inercia y de sacudimiento 13.7. Par de torsión total del motor 13.8. Volantes 13.9. Fuerzas de pasador en un motor de un cilindro 13.10. Balanceo del motor de un cilindro Efecto del balanceo del cigüeñal en las fuerzas de los pasadores 13.11. Cambios y relaciones de diseño Relación biela/manivela Relación diámetro interno del cilindro/carrera Materiales CAPÍTULO 14. MOTORES MULTICILÍNDRICOS 14.0. Introducción 14.1. Diseños de motores multicilíndricos 14.2. Diagrama de fase de manivelas 14.3. Fuerzas de sacudimiento en motores en línea 14.4. Par de torsión de inercia en motores en línea 14.5. Momento de sacudimiento en motores en línea 14.6. Encendido uniforme Motor con un ciclo de dos tiempos Motor de cuatro tiempos 14.7. Configuraciones de motores en V 14.8. Configuraciones de motores opuestas 14.9. Balanceo de motores multicilíndricos Balanceo secundario en motores de cuatro cilindros en línea Motor de dos cilindros perfectamente balanceado CAPÍTULO 15. DINÁMICA DE LEVAS 15.0. Introducción 15.1. Análisis de fuerzas dinámicas del sistema leva-seguidor con cierre de fuerza Respuesta no amortiguada Respuesta amortiguada 15.2. Resonancia 15.3. Análisis de fuerzas cinetostáticas del sistema seguidor-leva con cierre de fuerza 15.4. Análisis de fuerzas cinetostáticas del sistema de leva-seguidor con cierre de forma 15.5. Par de torsión cinetostático en un árbol de levas 15.6. Medición de fuerzas dinámicas y aceleraciones 15.7. Consideraciones prácticas CAPÍTULO 16. DISEÑO DE INGENIERÍA 16.0. Introducción 16.1. Estudio de un caso de diseño APÉNDICE A. PROGRAMAS DE COMPUTADORA A.0. Introducción A.1. Información general A.2. Operación general de los programas A.3. Programa FOURBAR A.4. Programa FIVEBAR A.5. Programa SIXBAR A.6. Programa SLIDER A.7. Programa DYNACAM A.8. Programa ENGINE A.9. Programa MATRIX Apéndice B. Propiedades de materiales Apéndice C. Propiedades geométricas Apéndice D. Características de resortes Apéndice E. Atlas de curvas de acopiador para mecanismos de cinco barras engranados Apéndice F. Respuestas de problemas seleccionados
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