Diseño de ingeniería mecánica de Shigley

Sobre el Libro

Diseño de ingeniería mecánica de Shigley (Shigley’s Mechanical Engineering Design) es un libro de 1120 páginas escrito por Richard Budynas y Keith Nisbett. Fue publicado por la editorial McGraw-Hill Education en el año 2019 en su onceava edición.

Descripción del Libro

El diseño de ingeniería mecánica de Shigley está destinado a los estudiantes que se inician en el estudio del diseño de ingeniería mecánica. Los estudiantes encontrarán que el texto les dirige inherentemente hacia la familiaridad tanto con los fundamentos de las decisiones de diseño como con los estándares de los componentes industriales. Combina el enfoque directo en los fundamentos que los instructores han llegado a esperar, con un énfasis moderno en el diseño y las nuevas aplicaciones. Esta edición mantiene el enfoque bien diseñado que ha hecho de este libro el estándar en el diseño de máquinas durante casi 50 años.

Connect, de McGraw-Hill Education, también está disponible como elemento opcional. Connect es el único sistema de aprendizaje integrado que capacita a los estudiantes adaptándose continuamente para ofrecerles precisamente lo que necesitan, cuando lo necesitan y como lo necesitan, de modo que el tiempo de clase sea más efectivo. Connect permite al profesor asignar fácilmente los deberes, las pruebas y los exámenes, y califica y registra automáticamente las puntuaciones del trabajo del alumno. Los problemas se distribuyen de forma aleatoria para evitar que se compartan las respuestas y también pueden tener una “solución en varios pasos” que ayuda a avanzar en el aprendizaje de los estudiantes si tienen dificultades.

Sobre el autor

Richard G. Budynas es profesor emérito del Kate Gleason College of Engineering del Rochester Institute of Technology. Tiene más de 40 años de experiencia en la enseñanza y la práctica del diseño de ingeniería mecánica. Es autor de un libro de texto de McGraw-Hill, Advanced Strength and Applied Stress Analysis, segunda edición; y coautor de un libro de referencia de McGraw-Hill, Roark’s Formulas for Stress and Strain, séptima edición. Obtuvo el BME del Union College, el MSME de la Universidad de Rochester y el doctorado de la Universidad de Massachusetts. Es ingeniero profesional autorizado en el estado de Nueva York.

J. Keith Nisbett es profesor asociado y catedrático asociado de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri. Tiene más de 25 años de experiencia en el uso y la enseñanza de este libro de texto clásico. Como ha demostrado con un flujo constante de premios a la enseñanza, incluido el Premio del Gobernador a la Excelencia en la Enseñanza, se dedica a encontrar formas de comunicar los conceptos a los estudiantes. Obtuvo la licenciatura, la maestría y el doctorado de la Universidad de Texas en Arlington.

Tabla de Contenido

Parte 1 – Fundamentos

1) Introducción al diseño en ingeniería mecánica
2) Materiales
3) Análisis de cargas y tensiones
4) Deflexión y rigidez

Parte 2 – Prevención de fallos

5) Fallos resultantes de la carga estática
6) Fallo por fatiga resultante de la carga variable

Parte 3 – Diseño de elementos mecánicos

7) Ejes y componentes de ejes
8) Tornillos, fijaciones y diseño de uniones no permanentes
9) Soldadura, unión y diseño de uniones permanentes
10) Muelles mecánicos
11) Rodamientos de contacto
12) Lubricación y cojinetes de deslizamiento
13) Engranajes – Generalidades
14) Engranajes rectos y helicoidales
15) Engranajes Cónicos y Sinfín
16) Embragues, Frenos, Acoplamientos y Volantes
17) Elementos mecánicos flexibles
18) Estudio de casos de transmisión de potencia

Parte 4 – Temas especiales

19) Análisis de elementos finitos
20) Dimensionamiento y Tolerancia Geométrica

A continuación se muestra un extracto del libro:

Parte 1 – Fundamentos

Introducción al diseño en ingeniería mecánica

El diseño mecánico es un proceso complejo que requiere muchas habilidades. Las relaciones extensas deben subdividirse en una serie de tareas sencillas. La complejidad del proceso requiere una secuencia en la que se introduzcan e iteren las ideas.

En primer lugar, abordamos la naturaleza del diseño en general y, a continuación, el diseño en ingeniería mecánica en particular. El diseño es un proceso iterativo con muchas fases interactivas. Existen muchos recursos para ayudar al diseñador, incluidas muchas fuentes de información y una abundancia de herramientas de diseño computacional. Los ingenieros de diseño no sólo deben desarrollar su competencia en su campo, sino que también deben cultivar un fuerte sentido de la responsabilidad y una ética de trabajo profesional.

Hay que tener en cuenta los códigos y las normas, la economía siempre presente, la seguridad y las consideraciones sobre la responsabilidad del producto. La supervivencia de un componente mecánico suele estar relacionada con la tensión y la resistencia. Las cuestiones de incertidumbre están siempre presentes en el diseño de ingeniería y suelen abordarse mediante el factor de diseño y el factor de seguridad, ya sea en forma de sentido determinista (absoluto) o estadístico. Este último, el enfoque estadístico, se ocupa de la fiabilidad de un diseño y requiere buenos datos estadísticos.

En el diseño mecánico, otras consideraciones son las dimensiones y tolerancias, las unidades y los cálculos.

Este libro consta de cuatro partes. La parte 1, Fundamentos, comienza explicando algunas diferencias entre el diseño y el análisis e introduciendo algunas nociones y enfoques fundamentales del diseño. Continúa con tres capítulos en los que se revisan las propiedades de los materiales, el análisis de tensiones y el análisis de rigidez y deflexión, que son los principios necesarios para el resto del libro.

La parte 2, Prevención de fallos, consta de dos capítulos sobre la prevención de fallos de las piezas mecánicas. Por qué fallan las piezas de las máquinas y cómo pueden diseñarse para evitar el fallo son cuestiones difíciles, por lo que se dedican dos capítulos a responderlas, uno sobre la prevención del fallo debido a las cargas estáticas, y el otro sobre la prevención del fallo por fatiga debido a las cargas cíclicas y variables en el tiempo.

En la Parte 3, Diseño de elementos mecánicos, los conceptos de las Partes 1 y 2 se aplican al análisis, la selección y el diseño de elementos mecánicos específicos, como ejes, elementos de fijación, soldaduras, muelles, rodamientos, rodamientos de película, engranajes, correas, cadenas y cables.

La parte 4, Temas especiales, ofrece una introducción a dos importantes métodos utilizados en el diseño mecánico, el análisis de elementos finitos y el dimensionamiento geométrico y las tolerancias. Se trata de material de estudio opcional, pero algunas secciones y ejemplos de las partes 1 a 3 demuestran el uso de estas herramientas.

Hay dos apéndices al final del libro. El apéndice A contiene muchas tablas útiles a las que se hace referencia en todo el libro. El apéndice B contiene las respuestas a algunos problemas de final de capítulo.

1-1 Diseño

Diseñar es formular un plan para satisfacer una necesidad específica o para resolver un problema concreto. Si el plan da lugar a la creación de algo que tenga una realidad física, el producto debe ser funcional, seguro, fiable, competitivo, utilizable, fabricable y comercializable.

El diseño es un proceso innovador y altamente iterativo. También es un proceso de toma de decisiones. A veces hay que tomar decisiones con muy poca información, a veces con la cantidad justa de información o con un exceso de información parcialmente contradictoria. Las decisiones se toman a veces de forma tentativa, reservándose el derecho de ajustarlas a medida que se conozca más. El punto Página 5 es que el diseñador de ingeniería tiene que sentirse personalmente cómodo con un papel de toma de decisiones y resolución de problemas.

El diseño es una actividad de comunicación intensiva en la que se utilizan tanto palabras como imágenes, y se emplean formas escritas y orales. Los ingenieros tienen que comunicarse eficazmente y trabajar con personas de muchas disciplinas. Estas son habilidades importantes, y el éxito de un ingeniero depende de ellas.

Los recursos personales de creatividad, capacidad comunicativa y habilidad para resolver problemas de un diseñador se entrelazan con los conocimientos de la tecnología y los primeros principios. Las herramientas de ingeniería (como las matemáticas, la estadística, los ordenadores, los gráficos y los idiomas) se combinan para elaborar un plan que, cuando se lleva a cabo, produce un producto que es funcional, seguro, fiable, competitivo, utilizable, fabricable y comercializable, independientemente de quién lo construya o quién lo utilice.

1-2 Diseño de ingeniería mecánica

Los ingenieros mecánicos están relacionados con la producción y el procesamiento de la energía y con el suministro de los medios de producción, las herramientas de transporte y las técnicas de automatización. La base de habilidades y conocimientos es amplia. Entre las bases disciplinarias se encuentran la mecánica de los sólidos y los fluidos, el transporte de masa y momento, los procesos de fabricación y la teoría eléctrica y de la información. El diseño de ingeniería mecánica implica todas las disciplinas de la ingeniería mecánica.

Los problemas reales se resisten a la compartimentación. Un simple cojinete de deslizamiento implica flujo de fluidos, transferencia de calor, fricción, transporte de energía, selección de materiales, tratamientos termomecánicos, descripciones estadísticas, etc. Un edificio está controlado ambientalmente. Las consideraciones relativas a la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado son lo suficientemente especializadas como para que algunos hablen del diseño de la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado como si estuviera separado y fuera distinto del diseño de la ingeniería mecánica. Del mismo modo, el diseño de motores de combustión interna, el diseño de turbomáquinas y el diseño de motores a reacción se consideran a veces entidades separadas. En este caso, la cadena de palabras que precede a la palabra diseño es simplemente un descriptor del producto. Del mismo modo, existen frases como diseño de máquinas, diseño de elementos de máquinas, diseño de componentes de máquinas, diseño de sistemas y diseño de potencia de fluidos. Todas estas frases son ejemplos algo más concretos de diseño de ingeniería mecánica. Todas ellas se basan en el mismo conjunto de conocimientos, están organizadas de forma similar y requieren habilidades similares.

(…)

Fin del extracto.