diseño elementos de maquina-robert l. mott

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  1. 1. DISEODE ELEMENTOS A DE MAQUINASCuarta edicin Robert L.Mott,P.E. University of Da yonTRADUCCIN Virgilio Gonzlez y PozaREVISIN TCNICASergio Saldaa Snchez ESIME Culhuacn .Ins Elmo Paiiicnlbo Nadonalngel Hernndez Fernndez ESIME Cainuacn InsIIuIa Politcnica NacionalJaime Villanueva Sndiez Insilulo Tecnolgico de Chihuahuaam - * s KIKVH Mxim 43mm - ami - Coiambi:- cm;Riu - cum:- Enndnr Etpz:- Guahcmah - Panam - Pgni - num mm - Uruguw vVcnrmdz
  2. 2. D mdeutaloyn nb lagrimaM011. ROHEM t.Diseo de elementos de rnirnninnsPEARSON EDUCACIN,Mexico.2006ISBN:97026081141 rea:IngenieraFonnllo:20 X 15.5 cm Authorizul tmnslation rrnrn me English language edition.enuited Machine eiernmr by Robert L.Moa publimed hy Pursuit Ednennan.Inc. . pniitirning u PRENTICE HALL,mc.Copyright o 2004. All rigins reserved.ISBN oiaosisss: Traduccin aulonuda de u edicion en idioma ingles,Machine 11mm:por Robert L.Matt.publicada por Pearson Educann.1M .publimda corno PRENTICEHALL wc.Copyright o 1004. Tbdos los dcrnetinr reservadosEsta edicin en espotol es la nico autoritaria. Jak-in en espnnot nitro. - Pablo Miguel Guemro Rosae-rnint:pnntognerrernopumnezioum Editor de desnnniin:Bernardino M.Gttlirrn i-ternarnsen Supervisor de produccin:Jos D.Herttllidez GlrduaEdicin en tngicsEditor tn cniet lepben t-tcinntzxeencive Editar:Debbie YnrriellEtlilarill Ashnl:JonallHnTenthoHrrndnerinn Editor:tnnise N.serierrndnriian supervision:Carlisle Publishers servirte Daign cnrirdinntnr:Diane Emsbergercam Damien Juan MoorePrndnenrin Manager.Bnm FoxMatkedng Manager:riininy Stzphnnscuium EDICIN,me mz,o 2006 put Parson Imitacin de Mxico.SA.de c. v.Atlacomulco 500-50. pisnlttdtlsnial Anne51519 Naumlpan de mms Edo.de MmmEmail:ediinrintnniversidaderepursnnedsorn Ctrwn Nncinnu de tr lndttstria dirnriu Manicura Reg.Nm 103i Prentice Hail es nm maru tegisnada de Pearson Educacin de Mbttoo,SA.de c. v. kueryudns todos los derechos.Ni tn totalidad ni me de m.puhlimcin pueden reproducirse regar-usen nnnrnrizim por un sistema de tempenciu dc informacin,en ninguna forma ni por ningn medio.senetecnoniw,inectrnw.rornqurrnico,magntico o eteeundpiiee,per tornmpia.grab-cin o cnntnnierono.sin permiso previo por esa-tm det editar.El prtnurnrnatqniier n cullquierotn forma de cesin de nsode este ejemplar requerir tambin la mutilacin det ediinr od:sin reprmnunies.ISBN 910-2608114)impreso en Mniov.Prnnd in Mexico. 12345678 91% 09080706PrefacioEl objetivo de este libro es presentar los conceptos,procedtrrentos.datos y tcnicas de anlisis de decisiones necesarios para disear los elementos de mquinas que se encuentran con frecuetr cia en los dispositivos y sistemas mecnicos.Los alumnos que terminen un curso y usen este li- bro deben poder realiar diseos originales de elementos de mquinas e integrados en un sistema ms complejo. Pura este procesa se requiere tener en cuenta los requisitos de fitncionamiento de un com- ponente individual,y las relaciones entre los diversos componentes,cuando trabajan juntos for nando un sistema.Por ejemplo.se debe disear un engnne para transmitir determinada potencia a detenninada velocidad.El diseo debe especicar la cantidad de dientes,su paso,su forma.el ancho de su cam.su dimetro de puso,el material y el metodo de tratamiento termico Pero tum- bin ese diseo de engrane recta y se ve afectado por ei engmne vecino,ei eje que sostiene al engmue y el entomo en que debe funcionar.Adems.el eje debe esta:soportado por cojinetes,los cuales,a su vez,deben estar encerrados en una caja.Por tanto.el diseador debe tener en mente todo el sistema al disear cada uno de los elementos;enroque cun el que se abordan los IN problemas de di no en este texto. El Libro est dirigido a quienes se interesen en el diseo mecnico prctico.Se subraya el uso de materiales y procesos cilmenle asequibles.y mtodos de diseo adecuados para obtener un diseo seguro y eciente,Asumimos que la persona que leer este libro ser el diseador;es- lo es,el responsable de determinar la conguracin de una mquina,o parte de ella.siempre que sea prctico se especicado todas las ecuaciones,datos y procedimientos necesarios pam elaborar el diseo. Esperamos que los alumnos que cnnsniien este libro tengan conocimientos bsicos sobre esttica,resistencia de materiales,lgebra y trigonomelra dc rtivel bachillemlo.Sera til,aun- que no es un requisito,tener conocimientos de CnemllCa.mecanismos industriales,dinmica,ciencia de materiales y procesos de manufaamra. Entre las cualidads que sobresalen en este libro estn lassiguientes: l.Esta pensado para que pueda consultarse en un primer curso de diseo de maquinas,a nivel Licenciatura. 2. la amplia sta de temas permite que el instructor encuentre opciones para disear su curso;el fomiam es adecuado para una secuencia de dos cursos,y como referencia pa- ra cursos de proyectos de diseo tnecrtico. 3. Que los alumnos aumenten sus capacidades al desarrollar temas que no se cubren en las aulas,con la ventaja de que las explicaciones de los principios son directas,y se in- cluyen muchos problemas modelo. 4. La presentacion practica del material conduce n decisiones de diseo viables y que pueden ututse en la prcm. 5. El libro propicia el manejo de hojas de clculo (y lo demuestra con su empleo) en ca- sos donde se presentan problems cuya solucion es larga y laburiosa.Con el uso de las hojas de clculo,el diseador puede tomar decisiones y modicar datos en varios puntos del problema.mientras la computadora realiza todos los clculos.Vea el capt- rulo 6, acerca de las columnas:el 9. sobre engianes rectos;el lZ,referente a los ejes} el l3, sobre ajustes encogidos,y el 19, referente al diseo die resortes.Tambin se pueden emplear otros programas de clculo por computadora.
  3. 3. MDESIGN- PROGRAMADE Dl_sENo MECANICOouE SE INCLUYE EN ESTE Llano ESlGNP relacio6. Referencias a otros libros.normas y artculos tcnicos,los cuales ayudan (al profesa? ) a presentar mtodos opcionales.o en la profundidad del tratamiento de los temas7. Listas de sitios en lntemet.relacionados con los temas de este libro,al final de la ma- yor parte delos capitulos.Muy tiles para conseguir informacin o datos adicionales acerca de los productos comerciales. B.Adems del nfasis en el diseo onginal de elementos de mquinas.gran parte de la descripcin se reere a elementos de mquull que se consiguen comercialmente,ya que en muchos proyectos de diseo se requiere una combinacin ptima de partes nue- vas,de diseno exclusivo,o de componentes Comprados. 9. En algunos temas,se enfoca la atencin en la ayuda al diseador para que seleccione componentes disponibles en el comercio,como los rodamientos,acoplamientos exi- bles,toi-ninos de bolas,motores elcn-icos.rmrismislones por bandas,dispositivos de cndena,embragues y frenos, 10. En los clculos.y para resolver los problemas planteados.se inaneian tanto el Sistema Intemacional de Unidades (Sl) como el sistema ingls (pulgadnlibra-segtlndo),Casi en la misma proporcin La referencia bsica para manejar unidades del SI se en- cuentra en la norma EEE/ ASTMSI- 10 Stnlldardfar Use afthe Inlemaliortn!System of Unitr (SI):vie Modem Metric System,que sustinty lis normas ASTM E380 y ANSI] IEEE 268-1992,ll.Extensos apndices y tablas detalladas en muchos captulos.para ayudaral lector a que tome decisiones reales de diseo,consultando solo este libro.El diseo de elementos de mquinas implica,en forma inherente,procesos extensos,clculos eo pleyos y muchas decisiones de diseo,y deben encontrarse datos en numerosas tablas y grfi- cas.Adems,en el caso tpioo,el diseo es tterativo y requiere que el diseador pruebe con varias opciones para determinado elemento,y repita los clculos con datos nuevos o decisiones nuevas de diseo Esto es especialmente vlido para los dispositivos mecnicos completos,los cuales poseen varios componentes cuando se tienen en cuenta las relaciones entre ellos Con frecuencia,los cambios a un componente requieren modicaciones a los elementos que ennan en contacto con el.El uso de programas de cmputo para diseo mecnico faculta el proceso de diseno ya que eyccuta niuctias de las tareas y deja lis principales decisiones a la creatividad y ei juicio del diseador o del ingeniero, Snbrayamns que los usuarios de programas de cmputo deben Comprender bien los principios del diseo.haciendo irinenpie en ei anlisis para asegurar que lis decisiones se hacen en cimientos ables.Recomendamos que slo se empleen los programas dspus de dominar determinada metodologa del diseo,y de haber estudiado y aplicado con cuidado las tcnicas manualu. El libro incluye un CD con el pros-ama de diseo mecnico MDESIGN.creado por TE DATA Company.Est tornado del programa MDESIGN inec,producido para el mercado euro- peo;la version para Estados Unidos emplea normas y metodos de diseo que se usan de nlanem general en Amrica del Norte.Muchas de las ayudas textuales y procedimientos de diseo se originaron en este libroLos temas para los que se puede emplear el programa MDESIGN como suplemento de este libro,comprendenAnlisis de esfuerws Deexiones de vlgis circulo de Mohr Columnas en vigas Trasnrisiones por brindis Transmisiones porcadeiris Engranes rectos Engnncs helicoidales Ejes Ctias i-iusillos Resortes Rodamientos Coiinetes de supercie Uniones atomilladas Tomillos (lisas) Embragues FrenosFrsiacioCARACTERS- TICAS DE I(. A CUARTA EDICIONIconos especiales.conto el de MDESIGN de la pgina anterior.aparecen at margen,en lugares de este Libro donde se considera adecuado emplear el programa.(El Manual de solucio- nes,en ingls y slo disponible para los proiesores que usen este libro en clases programadas,contiene una guia para usar el programa. )Para tener acceso a los apoyos didcticos de esta obra,contacte a su representante local de Pearson Educacion. En esta edicin se conserva y perfecciona el mtodo pracuco para disear elementos de mqui- nas en el contexto de los diseos mecnicos completos.Se na actualizado el texto con la inclu- Sl de nuevas iotografas de Componentes de mquinas disponibles en el comercio,nuevos datos de