Diseño de máquinas

1056 Pages·2012·13.919 MB·Spanish

by  Robert L. Norton

DISEÑO DE
La finalidad de esta obra es presentar el diseño de elementos de máquinas de forma
actualizada y detallada. Se dirige a estudiantes de ingeniería mecánica, tanto de
cursos iniciales como avanzados.
El material de Diseño de máquinas, cuarta edición, fue elaborado para mejorar MÁQUINAS
los libros existentes sobre el tema, así como para ofrecer métodos y técnicas que N
aprovechen totalmente el análisis asistido por computadora. El texto enfatiza tanto o
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el análisis, como el diseño y la síntesis. Los problemas resueltos, los estudios de
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caso y las técnicas de solución se explican con todo detalle y son relativamente o Un enfoque integrado
n
independientes.
Cuarta edición
Lo nuevo en la cuarta edición
• Un capítulo inédito acerca del diseño de soldaduras presenta los
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datos y métodos más recientes sobre el tema.
• El apéndice sobre análisis de elementos finitos (fea) se amplió con I
S
soluciones de fea adicionales para los estudios de caso que se
E
desarrollan en los primeros capítulos.
• En el cd-rom se incluyen las soluciones de fea de modelos en Solidworks® U Ñ
para varios estudios de caso, así como muchos problemas asignados n
O
de geometría, con la finalidad de acelerar las soluciones de fea de esos e
problemas a juicio del profesor. n
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• En el capítulo 11 sobre sujetadores se presenta una nueva técnica de o
cálculo de rigidez de juntas atornilladas. q E
u
• Se agregaron o se revisaron aproximadamente 150 problemas para e
enfatizar las unidades del sistema internacional. M
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n
En la página Web del libro encontrará temas introductorios del área y estudios t
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de caso en español, que ayudan al estudiante a tener los fundamentos necesarios g
para el diseño de los elementos de las máquinas. r Q
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Para mayor información, consulte la página Web: U
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www.pearsoneducacion.net/norton
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ISBN 978-607-32-0589-4
Prentice Hall
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es una marca de re
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Visítenos en: H Robert L. Norton
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www.pearsoneducacion.net ll
PROPIEDADES DE SECCIONES TRANSVERSALES
A(cid:29)área C(cid:29)ubicación del centroide
Ix (cid:29) segundo momento de área con respecto al eje x Iy (cid:29) segundo momento de área con respecto al eje y
kx (cid:29)radio de giro con respecto al eje x ky (cid:29)radio de giro con respecto al eje y
Jz (cid:29)segundo momento polar de área con respecto
al eje z pasando por C
y
b
2 A(cid:29)bh Jz (cid:29) Ix (cid:11)Iy
bh3 b3h
h C h x Ix (cid:29) 12 Iy (cid:29) 12
2
b kx (cid:29) Ix ky (cid:29) Iy
A A
(a) Rectángulo
y
D A(cid:29) (cid:80)D2 Jz (cid:29) (cid:80)D4
4 32
(cid:80)D4 (cid:80)D4
C x Ix (cid:29) 64 Iy (cid:29) 64
kx (cid:29) Ix ky (cid:29) Iy
A A
(b) Círculo
y
D A(cid:29) (cid:80)(cid:8)D2 (cid:13)d2(cid:9) Jz (cid:29) (cid:80) (cid:8)D4 (cid:13)d4(cid:9)
d 4 32
x Ix (cid:29) (cid:80) (cid:8)D4 (cid:13)d4(cid:9) Iy (cid:29) (cid:80) (cid:8)D4 (cid:13)d4(cid:9)
C 64 64
kx (cid:29) Ix ky (cid:29) Iy
A A
(c) Círculo hueco
y (cid:80)D2
A(cid:29) Jz (cid:29) Ix (cid:11)Iy
8
b Ix (cid:29)0.1098R4 Iy (cid:29) (cid:80)R4
x 8
C a
a(cid:29)0.4244R b(cid:29)0.5756R
R
D kx (cid:29) IAx ky (cid:29) IAy
(d) Semicírculo sólido
y bh
b A(cid:29) Jz (cid:29) Ix (cid:11)Iy
3 2
h
bh3 b3h
h 3 Ix (cid:29) Iy (cid:29)
x 36 36
kx (cid:29) Ix ky (cid:29) Iy
b A A
(e) Triángulo rectángulo
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PROPIEDADES DE LA MASA DE FORMAS BÁSICAS
V (cid:29)volumen m(cid:29)masa Cg (cid:29)ubicación del centro de masa
Ix (cid:29)segundo momento de masa con Iy (cid:29)segundo momento de masa con Iz (cid:29)segundo momento de masa con
respecto al eje x respecto al eje y respecto al eje z
kx (cid:29)(cid:29)radio de giro con respecto al eje x ky (cid:29)(cid:29)radio de giro con respecto al eje y kz (cid:29)(cid:29)radio de giro con respecto al eje z
a V (cid:29)abc m(cid:29)V (cid:150) densidad de masa
y c
c b a
xCg@ yCg@ zCg@
b 2 2 2
z m(cid:8)a2 (cid:11)b2(cid:9) m(cid:8)a2 (cid:11)c2(cid:9) m(cid:8)b2 (cid:11)c2(cid:9)
Ix (cid:29) Iy (cid:29) Iz (cid:29)
x 12 12 12
kx (cid:29) Ix ky (cid:29) Iy kz (cid:29) Iz
(a) Prisma rectangular m m m
y V (cid:29)(cid:80)r2l m(cid:29)V (cid:150) densidad de masa
l
r xCg@ sobre el eje yCg sobre el eje zCg
2
z mr2 m(cid:8)3r2 (cid:11)l2(cid:9)
Ix (cid:29) Iy (cid:29) Iz (cid:29)
2 12
l x
kx (cid:29) Ix ky (cid:29)kz (cid:29) Iy
m m
(b) Cilindro
y V (cid:29)(cid:80)(cid:8)b2 (cid:13)a2(cid:9)l m(cid:29)V (cid:150) densidad de masa
b l
xCg@ sobre el eje yCg sobre el eje zCg
2
z a m(cid:8)a2 (cid:11)b2(cid:9) m(cid:8)3a2 (cid:11)3b2 (cid:11)l2(cid:9)
Ix (cid:29) Iy (cid:29) Iz (cid:29)
l x 2 12
kx (cid:29) Ix ky (cid:29)kz (cid:29) Iy
(c) Cilindro hueco m m
r2h
3h y V (cid:29)(cid:80) m(cid:29)V (cid:150) densidad de masa
4 3
r 3h
xCg@ sobre el eje yCg sobre el eje zCg
4
z 3 m(cid:8)12r2 (cid:11)3h2(cid:9)
Ix (cid:29) mr2 Iy (cid:29) Iz (cid:29)
10 80
h x
kx (cid:29) Ix ky (cid:29)kz (cid:29) Iy
(d) Cono circular recto m m
y 4
V (cid:29) (cid:80)r3 m(cid:29)V (cid:150) densidad de masa
r 3
xCg en el centro yCg en el centro zCg en el centro
2
Ix (cid:29) Iy (cid:29) Iz (cid:29) mr2
5
z
x Iy
(e) Esfera kx (cid:29)ky (cid:29)kz (cid:29) m
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DISEÑO DE
MÁQUINAS
Un enfoque
integrado
Cuarta edición
Robert L. Norton
Traducción:
Antonio Enríquez Brito
Traductor especialista en Ingeniería Mecánica
Revisión técnica:
Sergio Saldaña Sánchez
Ángel Hernández Fernández
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica,
(ESIME), Zacatenco
Instituto Politécnico Nacional
Mario Acevedo Alvarado
Universidad Panamericana
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IV
Datos de catalogación bibliográfi ca
NORTON, ROBERT L.
DISEÑO DE MÁQUINAS
Un enfoque integrado
Cuarta edición
Pearson Educación, México, 2011
ISBN: 978-607-32-0589-4
Área: Ingeniería
Formato 21 × 27 cm Páginas: 888
Authorized translation from the English language edition, entitled MACHINE DESIGN, 4th Edi-
tion, by Robert Norton, published by Pearson Education, Inc., publishing as Prentice Hall © 2011.
All rights reserved.
ISBN 9780136123705
Traducción autorizada de la edición en idioma inglés, titulada MACHINE DESIGN, 4a Edición,
por Robert Norton publicada por Pearson Education Inc., publicada como Prentice Hall Copyright
© 2011. Todos los derechos reservados.
Esta edición en español es la única autorizada.
Edición en español
Editor: Luis Miguel Cruz Castillo
e-mail: [email protected]
Editor de desarrollo: Felipe Hernández Carrasco
Supervisor de producción: Rodrigo Romero Villalobos
CUARTA EDICIÓN, 2011
D.R. © 2011 por Pearson Educación de México, S.A. de C.V.
Atlacomulco 500-5o. piso
Col. Industrial Atoto
53519, Naucalpan de Juárez, Estado de México
Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana. Reg. núm. 1031.
Prentice Hall es una marca registrada de Pearson Educación de México, S.A. de C.V.
Reservados todos los derechos. Ni la totalidad ni parte de esta publicación pueden reproducirse,
registrarse o transmitirse, por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por
ningún medio, sea electrónico, mecánico, fotoquímico, magnético o electroóptico, por fotocopia,
grabación o cualquier otro, sin permiso previo por escrito del editor.
El préstamo, alquiler o cualquier otra forma de cesión de uso de este ejemplar requerirá también
la autorización del editor o de sus representantes.
ISBN VERSIÓN IMPRESA: 978-607-32-0589-4
ISBN VERSIÓN E-BOOK: 978-607-32-0590-0
ISBN E-CHAPTER: 978-607-32-0591-7
PRIMERA IMPRESIÓN
Impreso en México. Printed in Mexico.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 - 14 13 12 11
Prentice Hall
es una marca de
www.pearsoneducacion.net
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ACERCA DEL AUTOR
Robert L. Norton obtuvo las licenciaturas en ingeniería mecánica y tecnología industrial en
la Northeastern University, así como una maestría en diseño de ingeniería en la Tufts Univer-
sity. Está registrado como ingeniero profesional en Massachusetts. Tiene amplia experiencia
en diseño y manufactura de ingeniería industrial, y muchos años de experiencia como do-
cente de ingeniería mecánica, diseño de ingeniería, ciencias de la computación, y materias
afi nes en la Northeastern University, la Tufts University y el Worcester Polytechnic Institute.
Trabajó 10 años en la corporación Polaroid, diseñando cámaras, mecanismos afi nes y
maquinaria automática de alta velocidad. Pasó tres años en Spray Cooler Inc., diseñando
maquinaria y productos para el manejo de alimentos. Participó durante cinco años en el de-
sarrollo de un corazón artifi cial y de dispositivos no invasivos de circulación asistida (sincro-
nía cardiaca) en el Tufts New England Medical Center y en el Boston City Hospital. Desde
que dejó la industria para unirse a la academia, continuó como consultor independiente en
proyectos de ingeniería que van desde productos médicos desechables hasta maquinaria de
producción de alta velocidad. Tiene 13 patentes en Estados Unidos.
Desde 1981 Norton ha estado en la facultad del Worcester Polytechnic Institute y actual-
mente es Profesor Distinguido Milton P. Higgins II de ingeniería mecánica, Instructor Dis-
tinguido Rusell P. Searle, jefe del grupo de diseño en ese departamento, y director del Centro
de Proyectos Gillette en el Worcester Polytechnic Institute. Da clases en la licenciatura y
posgrado de ingeniería mecánica con énfasis en diseño, cinemática, vibraciones, y dinámica
de maquinaria.
Es autor de diversos artículos técnicos y periodísticos que cubren cinemática, dinámica
de maquinaria, diseño de levas y manufactura, computadoras en la educación, y educación en
ingeniería, así como de los libros de texto Design of Machinery y Cam Design and Manufac-
turing Handbook. Es miembro de la junta de gobierno en la American Society of Mechanical
Engineers y es integrante de la Society of Automotive Engineers. Pero, como su principal
interés es la enseñanza, está más orgulloso del hecho de que, en 2007, fue seleccionado como
Profesor del Año en Estados Unidos, por el estado de Massachussetts, por el Council for the
Advancement and Support of Education (CASE) y la Carnegie Foundation for the Advance-
ment of Teaching, quienes otorgaron conjuntamente por primera vez el premio nacional de
excelencia en la enseñanza que se otorga en Estados Unidos de América.
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VI DISEÑO DE MÁQUINAS - Un Enfoque Integrado
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VII
Este libro está dedicado a:
Donald N. Zwiep
Rector, Jefe de Departamento, y Profesor Emérito
Worcester Polytechnic Institute
Un caballero y un líder,
sin cuya fe y previsión,
este libro nunca se habría escrito.
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VIII DISEÑO DE MÁQUINAS - Un Enfoque Integrado
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