Profesorado

Francisco Fernández Zacarías, Víctor Rubén Armenta López (prácticas)

Situación

Prerrequisitos

No existe ningún tipo de requisito obligatorio, para cursar esta
asignatura.

Contexto dentro de la titulación

Esta asignatura supone una ampliación de los conocimientos sobre
mecanismos y máquinas, orientados al ámbito de la especialidad.

Recomendaciones

Es recomendable que el alumno tenga superadas las asignaturas de
física, matemáticas y dibujo de primer curso.

Competencias

Competencias transversales/genéricas

INSTRUMENTALES:
Capacidad de análisis y síntesis.
Capacidad de organización y planificación.
Resolución de problemas.
Capacidad de gestión de la información.
Toma de decisiones.

PERSONALES:
Trabajo en equipo.
Habilidades en las relaciones interpersonales.
Racionamiento crítico.

SISTEMICAS:
Aprendizaje autónomo.
Creatividad.

Competencias específicas

• Cognitivas(Saber):

  Adquirir un conjunto de conocimientos marcados por el descriptor
  de la asignatura, necesarios como base teórica para su aplicación a
  la resolución de problemas relacionados con la cinemática y dinámica
  de mecanismos y las máquinas.
  
  De forma detallada se muestra el siguiente listado de conocimientos,
  por temas, a adquirir en la asigantura:
  
  
  Tema 1.
  - Distinguir conceptualmente entre estructura, mecanismo y máquina.
  - Entender el concepto de mecanismo, su utilidad y características.
  - Conocer las características y propiedades principales de los
  mecanismos de barras articuladas.
  - Comprender el Teorema de Grashof y conocer de su utilidad.
  - Entender la Inversión Cinemática. Saber obtenerla para un
  mecanismo articulado plano y básico.
  - Saber obtener las curvas polares de un mecanismo articulado.
  - Entender qué es un mecanismo articulado afín, conocer su utilidad,
  y saber obtenerlo.
  - Concepto y cálculo de la Movilidad de un mecanismo.
  - Conocer los tipos de mecanismos más comunes, así como los de
  determinada importancia dentro de la electrónica: cómo son, para qué
  sirven, cómo funcionan.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 2.
  - Entender el concepto de cinemática y su utilidad y ubicación como
  disciplina dentro de la dinámica.
  - Conocer el movimiento plano general y sus características.
  - Concepto de centro instantáneo de rotación y de las curvas polares
  asociadas a los mismos.
  - Conocer el movimiento plano relativo, desde el punto de vista de
  velocidades y aceleraciones (incluida Colioris). Saber obtener los
  polígonos correspondientes.
  - Aplicar los fundamentos de cinemática del cuerpo rígido del tema
  anterior al caso particular de los mecanismos de barras articuladas.
  - Entender y saber aplicar convenientemente el método de las
  velocidades y aceleraciones relativas para el análisis cinemático de
  mecanismos de barras articuladas en movimiento plano de manera
  gráfica. Asimismo conocer el objetivo, utilidad y características de
  dicho análisis.
  - Entender y saber aplicar convenientemente el método de las
  velocidades y aceleraciones relativas para el análisis cinemático de
  mecanismos de barras articuladas en movimiento plano de manera
  analítica. Asimismo conocer el objetivo, utilidad y características
  de dicho análisis.
  - Conocer de la utilidad de los centros instantáneos de rotación
  para el análisis cinemático de mecanismos de barras articuladas en
  movimiento plano. Saber aplicar el método que lleva su nombre cuando
  sea conveniente.
  - Saber combinar adecuadamente los diferentes métodos de análisis
  cinemático mencionados anteriormente, conociendo para ello las
  características, ventajas e inconvenientes de cada uno.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 3.
  - Entender y saber obtener las ecuaciones de movimiento de un cuerpo
  rígido conocidas sus variables cinemáticas instantáneas.
  - Entender el concepto de momento angular en movimiento plano,
  sus características y la utilidad del principio que lleva su nombre.
  - Entender y saber aplicar convenientemente el Principio de
  D'Alembert en el movimiento plano.
  - Entender el Principio del Equilibrio Mecánico y su diferencia con
  el principio anterior.
  - Saber identificar y acotar un sistema de cuerpos rígidos, y la
  ventaja que tienen estos como sistema para su estudio.
  - Conocer el movimiento plano vinculado y sus características
  principales.
  - Aplicar los fundamentos de dinámica del cuerpo rígido del tema
  anterior al caso particular de los mecanismos de barras articuladas.
  - Entender y saber aplicar convenientemente el análisis estático de
  mecanismos de barras articuladas y su utilidad para el análisis
  dinámico.
  - Entender y saber aplicar el análisis dinámico de mecanismos de
  barras articuladas en movimiento plano de manera gráfica. Asimismo
  conocer el objetivo, utilidad de dicho análisis.
  - Entender y saber aplicar el análisis dinámico de mecanismos
  de barras articuladas en movimiento plano de manera analítica.
  Asimismo conocer el objetivo y utilidad de dicho análisis.
  - Saber combinar adecuadamente los métodos de análisis dinámico
  mencionados anteriormente, conociendo para ello las características,
  ventajas e inconvenientes de cada uno.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 4.
  - Conocer los tipos principales de levas y seguidores, así como sus
  características principales, y la relación de sus movimientos.
  - Entender y saber obtener el diagrama de desplazamientos de un
  seguidor.
  - Conocer los principales tipos de movimientos normalizados para
  levas y las características de cada uno. Saber aplicar sus
  expresiones analíticas en la resolución de problemas de levas.
  - Saber obtener el perfil de una leva determinada, ya sea excéntrica
  o no, así como la curva de paso
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Etc.

• Procedimentales/Instrumentales(Saber hacer):

  • Utilizar y valorar adecuadamente las ciencias físicas, las
  matemáticas y el dibujo técnico, en su aplicación para la resolución
  de problemas de cinemática y dinámica de mecanismos.
  
  • Establecer con precisión modelos y esquemas del sistema real,
  aplicando los principios de la Mecánica e incorporando las hipótesis
  físicas para la resolución de problemas.
  
  • Aplicar con soltura las leyes generales y métodos de análisis que
  rigen el funcionamiento de máquinas y mecanismos.
  
  • Seleccionar las herramientas y métodos más adecuados en cada caso
  para la resolución del problema.
  
  • Desarrollar la habilidad para obtener y manejar documentación,
  considerando la capacidad de organización, de tratamiento
  (síntesis), de presentación, y de almacenamiento.
  
  • Desarrollar la capacidad de percibir y visualizar el movimiento en
  los mecanismos, así como sus características cinemáticas y dinámicas.
  
  • Fomentar la habilidad para utilizar convenientemente
  herramientas informáticas de interés para la resolución de problemas
  de cinemática y dinámica de mecanismos.
  
  • Hacer uso de las nuevas tecnologías en beneficio del
  aprovechamiento de la asignatura (entorno virtual) y del
  autoaprendizaje.
  
  • Utilizar y explotar Internet para documentarse sobre una
  determinada materia.
  
  • Interpretar y justificar adecuadamente las soluciones obtenidas en
  la resolución de problemas de cinemática y dinámica de mecanismos.

• Actitudinales:

  • Fomentar la habilidad para trabajar en equipo, y exponer
  (comunicar) y defender un producto/servicio o idea.
  
  • Apreciar la importancia de representar el trabajo propio
  desarrollado de forma clara, concisa y breve, con una distribución
  limpia y ordenada.
  
  • Valorar los beneficios de la colaboración interpersonal.
  
  • Fomentar la capacidad de trabajo personal.
  
  • Tomar conciencia de la necesidad de aprender  y seguir
  formándose a lo largo de la vida.
  
  • Desarrollar la creatividad.
  
  • Desarrollar el espíritu crítico.
  
  • Compromiso ético y democrático, reflejo del desarrollo de la
  asignatura.
  
  • Apreciar la utilidad de la formación técnica en Ingeniería
  Mecánica para el ingeniero técnico industrial en electrónica
  industrial.
  

Objetivos

El objetivo principal de la asignatura es fomentar en el alumno el
desarrollo de habilidades, competencias y destrezas, propias de un
ingeniero técnico industrial, así como la asimilación de conocimientos
generales marcados por el descriptor de la asignatura: "Análisis
cinemático y dinámico de mecanismos y máquinas. Aplicaciones fundamentales
en la ingeniería", siempre considerando los aspectos de interés para el
mecánico.

Programa

Programa resumido:

Bloque I.
1. Mecanismos y Máquinas. Conceptos básicos
2. Análisis cinemático de mecanismos
3. Análisis dinámico de mecanismos

Bloque II.
4. Levas
5. Engranajes
6. Síntesis de mecanismos

Programa desarrollado:

Cap. 1.  MECANISMOS Y MÁQUINAS. CONCEPTOS BÁSICOS.
1.1. Introducción.
1.2. Terminología y definiciones.
1.3. Grados de libertad. Movilidad.
1.4. Inversión cinemática.
1.5. Ley de Grashof.
1.6. Punto muerto. Posiciones límite.
1.7. Ángulo de transmisión.
1.8. Ventaja mecánica.
1.9. Diagramas cinemáticos.
1.10. Curvas de acoplador.
1.11. Ejemplos de aplicaciones de mecanismos.

Cap. 2.  ANÁLISIS CINEMÁTICO DE MECANISMOS.
2.1. Introducción.
2.2. Análisis de la posición y del desplazamiento.
2.2.1. Posición y desplazamiento de un punto.
2.2.2. Posición y desplazamiento de un sólido.
2.2.3. Análisis gráfico del desplazamiento.
2.3. Análisis de velocidad.
2.3.1. Velocidad de un punto.
2.3.2. Velocidad angular de un sólido.
2.3.3. Velocidad relativa entre dos puntos.
2.3.4. Velocidad relativa entre dos puntos del mismo eslabón.
2.3.5. Método de las velocidades relativas. Aplicación al mecanismo de
cuatro
barras.
2.3.6. Polígono de velocidades.
2.3.7. Teoremas de Mehmke y Burmester.
2.3.8. Centros instantáneos de rotación. Teorema de Aronhold-Kennedy.
2.3.9. Análisis de la velocidad mediante centros instantáneos.
2.4. Análisis de la aceleración.
2.4.1. Aceleración de un punto.
2.4.2. Aceleración angular de un sólido.
2.4.3. Aceleración relativa entre dos puntos.
2.4.4. Aceleración relativa entre dos puntos del mismo eslabón.
2.4.5. Polígono de aceleraciones de un mecanismo.
2.4.6. Aceleración de Coriolis.
2.4.7. Teoremas de Mehmke y Burmester.
2.4.8. Centro instantáneo de aceleración.
2.5. Análisis cinemático mediante procedimientos analíticos.
2.5.1. Método trigonométrico.
2.5.2. Método de Raven.

Cap. 3.  ANÁLISIS DINÁMICO DE MECANISMOS.
3.1. Introducción.
3.2. Estática de máquinas.
3.2.1. Transmisión de fuerzas en los mecanismos.
3.2.2. Condiciones para el equilibrio estático.
3.2.3. Principio de superposición.
3.2.4. Método gráfico analítico o de las tensiones.
3.3. Análisis dinámico.
3.3.1. Fuerzas de inercia y principio de D'Alembert.
3.3.2. Fuerza de inercia equivalente.
3.3.3. Análisis gráfico de fuerzas de inercia.
3.3.4. Estudio analítico de fuerzas de inercia.
3.4. Equilibrado.
3.4.1. Equilibrado de rotores.
3.4.2. Equilibrado de eslabonamientos.

Cap. 4.  LEVAS.
4.1. Introducción.
4.2. Clasificación de las levas y los seguidores.
4.3. Diagramas de desplazamiento.
4.4. Diseño gráfico de perfiles de levas.
4.5. Derivadas del movimiento del seguidor.
4.6. Levas de gran velocidad.
4.7. Movimientos normalizados de las levas.
4.8. Igualación de las derivadas de los diagramas de desplazamiento.

Cap. 5.  ENGRANAJES.
5.1. Introducción.
5.2. Tipos de engranajes.
5.3. Terminología y definiciones.
5.4. Ley fundamental del engrane.
5.4.1. Curva evolvente.
5.4.2. Cambio de distancia entre centros.
5.4.3. Ángulo de presiones.
5.5. Engranajes interiores.
5.6. Normalización.
5.7. Deslizamiento de los dientes.
5.8. Interferencia.
5.9. Engranajes helicoidales.
5.10. Engranajes cónicos.
5.11. Engranajes sin fin.
5.12. Fuerzas en los dientes.
5.13. Trenes de engranajes.
5.13.1. Introducción.
5.13.2. Clasificación de los trenes de engranajes.
5.13.3. Trenes simples.
5.13.4. Trenes compuestos.
5.13.5. Trenes planetarios.

Cap. 6. SÍNTESIS DE MECANISMOS.
6.1. Introducción.
6.2. Síntesis de tipo.
6.3. Síntesis de número.
6.4. Síntesis de posición.
6.5. Curvas de acoplador.

Actividades

Seminario sobre ingeniería mecánica
Resolución de problemas en grupo
Prácticas por ordenador
Prácticas de laboratorio
Comentario de artículos científico-técnicos
Examenes

Metodología

Ambos bloques centrarán la metodología en una breve exposición magistral
enfocada a la participación del alumnado y el debate. La metodología es
activa, enfocada al desarollo de las destrezas, competencias y habilidades
descritas anteriormente.

El alumnado dispondrá de un entorno en Campus Virtual (Moodel), donde
dispondrá de parte de la documentación relevante para el desarrollo de la
asignatura (apuntes, quías de prácticas, etc.).

Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 164

• Clases Teóricas: 32  
• Clases Prácticas: 20  
• Exposiciones y Seminarios:  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas: 3  
  • Individules: 1  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 20  
  • Sin presencia del profesorado: 12  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 63  
  • Preparación de Trabajo Personal: 10  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 3  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

Técnicas Docentes

Criterios y Sistemas de Evaluación

Criterios:

1.Demostración de habilidades propias del ingeniero, y de conocimientos
generales relacionados con contenido de la asignatura, mediante evaluación
continua (en tutorías) o evaluación final (en exposición y defensa final).

2.Resultado de las actividades prácticas.

3.Implicación y Participación en el desarrollo de la asignatura y en el
entorno Virtual de la misma.

Sistema de evaluación:

•Para el Bloque I: Examen parcial eliminatorio y valoración de las
actividades prácticas correspondientes.

•Para el Bloque II: Examen parcial eliminatorio y valoración de las
actividades prácticas correspondientes.

Recursos Bibliográficos

-Apuntes del profesor.

-'Fundamentos de Teoría de Máquinas (2ª edición)' / A. Simón, A. Bataller,
etc. - Biblioteca Técnica Universitaria.

-'Mecánica Técnica' / Sánchez, E. - Servicio Publicaciones de la
Universidad de Cádiz.

-'Diseño de mecanismos : análisis y síntesis' / A.G. Erdman, G.N. Sandor -
Ed. Prentice-Hall.

-'Teoría de máquinas y mecanismos' / J.E. Shigley  Ed. McGraw-Hill.

-'Diseño de maquinaria' / R.L. Norton  Ed. McGraw-Hill.