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Academic Year/course: 2020/21

424 - Bachelor's Degree in Mechatronic Engineering

28824 - Calculation and Design of Machines


Syllabus Information

Academic Year:
2020/21
Subject:
28824 - Calculation and Design of Machines
Faculty / School:
175 - Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia
Degree:
424 - Bachelor's Degree in Mechatronic Engineering
ECTS:
6.0
Year:
3
Semester:
First semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The aim is to enable the student to design machine elements following the fault criteria,  focusing on fatigue fault criteria. In addition, it enables the student to select the ideal materials for element design.

1.2. Context and importance of this course in the degree

The course on Machine Calculation and Design is part of the Degree in Mechatronic Engineering, belonging to the group of subjects that make up the module called Mechanics.

Each course of the degree aims at covering a field in the Technological and Scientific training of the student, in this case, Design and Calculation. Success in this goal means obtaining efficient and safe machines.

1.3. Recommendations to take this course

The progress of the subject requires previous knowledge of Mathematics, Physics Mechanics and Materials Resistance, but having passed other previous subjects is not a compulsory requirement.

2. Learning goals

2.1. Competences

General competences:

  • GI06: Ability to manage specifications, regulations and mandatory standards.
  • GC01: Ability to integrate and apply mechanical, electronic and control knowledge in the design, development and maintenance of products, equipment or industrial facilities.
  • GC03: Ability for abstraction and logical reasoning.
  • GC04: Ability to learn continuously, self-directed and autonomously.
  • GC05: Ability to evaluate alternatives.
  • GC14: Ability to understand the operation and develop the maintenance of mechanical, electrical and electronic equipment and installations.
  • GC15: Ability to analyze and apply simplified models to technological equipment and applications that allow forecasting of their behavior.

Specific competences:

  • EM01: Knowledge and capabilities for the calculation, design and testing of machines.
  • EM02: Knowledge and ability to model and simulate mechanical systems.
  • EM05: Knowledge and skills for the design and maintenance of mechatronic systems.

2.2. Learning goals

The student, to pass this subject, must demonstrate the following results ...

  • Select the most suitable material or treatment for the application.
  • Model or solve the mechanisms of actuation of subsets or mechanical machines, from plans or specification books.
  • Dimension mechanical elements based on specifications.
  • Design or analyze, using computer tools; the behavior of parts, subassemblies or systems, in the face of stresses or established operating requirements.
  • Perform kinematic and kinetic analysis of mechanical assemblies, machines and mechanisms analytically or by numerical simulation, analyzing the results obtained.
  • Calculate and design structural elements subjected to loads.
  • Preparation and interpretation of plans and diagrams based on the appropriate regulations and symbols.

2.3. Importance of learning goals

Solving a Design problem, selecting materials and their treatments, sizing a mechanical element, is a task and a responsibility that requires a qualification that is intended to be achieved after passing this subject.

Showing a critical and constructive attitude towards established solutions motivates the student to deepen their analysis, study, creativity and innovation when designing new products. Also to recognize the work of current designers and their Designs, to learn, understand and value their contribution in the development of machines and installations.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The assessment process will include two types of action:

  • A continuous assessment system, to be carried out throughout the learning period.
  • A global assessment test that reflects the achievement of learning results at the end of the teaching period.

1. CONTINUOUS ASSESSMENT SYSTEM

Remember the obligation to attend at least 80% of the classes to opt for this evaluation modality. The continuous assessment system will have the following group of qualifying activities:

  • Exercises, theoretical questions and proposed works: The teacher will propose exercises, problems, practical cases, theoretical questions, etc. to be solved individually or in groups of two or three students maximum. This activity will contribute 10% to the final grade for the course.
  • Written tests: The tests will collect theoretical and / or practical questions, of the different subjects to evaluate, their total number will be three, distributed throughout the whole semester with a minimum duration of one class. This activity will contribute 90% to the final grade for the course. The final score will be the arithmetic mean of the three tests, with the minimum mark for each of them being 4 out of 10 to pass.

As a summary of the aforementioned, the following weighting table of the grading process of the different activities has been designed, in which the starting evaluation system of the subject has been structured.

Activity Weighting
Weighting Exercises, theoretical questions and proposed works 10%
Written tests  90%

 

Prior to the first call, the teacher of the subject will notify each student whether or not they have passed the subject based on the use of the continuous assessment system, based on the sum of the scores obtained in the different activities carried out throughout thereof, each contributing a minimum of 50%. In case of not passing in this way, the student will have two additional calls to do so (global assessment test), on the other hand, the student who has passed the course through this dynamic, may also choose the global assessment test, in first call, to upload the grade but never to download.

 

2. GLOBAL ASSESSMENT TESTS

The students must opt ​​for this modality when, due to their personal situation, they cannot adapt to the rhythm of work required in the continuous assessment system, have suspended or want to upload a grade having participated in said assessment methodology.

As in the previous assessment methodology, the global evaluation test must be aimed at verifying if the learning results have been achieved, as well as contributing to the acquisition of the various competences, and should be carried out through more objective activities if possible.

The global assessment test will have the following group of qualifying activities:

  • Written exam: Due to the type of subject, with problems of medium complexity and reasonable resolution times, the most appropriate type of test is the one consisting of solving exercises of theoretical and / or practical application with similar characteristics to those solved during the conventional development of the subject, carried out over a period of three hours. This test will be unique with representative exercises on the topics, contributing 100% to the final grade for the course.

The course will have been passed based on the sum of the scores obtained in the different activities carried out, each contributing a minimum of 50%.

For those students who have suspended the continuous assessment system, but some of their activities, with the exception of the written assessment tests, have been carried out may promote them to the global assessment test in January, and it may be the case that they only have to take the written exam.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The learning process designed for this subject is based on the following:

  • Lectures: Theoretical activities carried out mainly through exposition by the teacher, where the theoretical supports of the subject are displayed, highlighting the fundamentals, structuring them in topics and or sections, interrelating them.
  • Practice Sessions: The teacher resolves practical problems or cases for demonstrative purposes. This type of teaching complements the theory shown in the lectures with practical aspects.
  • Individual Tutorials: Those carried out giving individual, personalized attention with a teacher from the department. The tutorials may be in person or online.

If classroom teaching were not posssible due to health reasons, it would be carried out on-line.

4.2. Learning tasks

The subject will have the following overall distribution:

  • 54 hours of lectures, with 20% theoretical demonstration and 80% solving type problems.
  • 6 hours of written assessment tests, one hour per test.
  • 90 hours of personal study, divided up over the 15 weeks of the 2nd semester.

There is a tutorial calendar timetable set by the teacher that can be requested by the students who want a tutorial.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics: 

  • Topic 1. Design by Static Resistance
    • 1.0. Review of straight beams and element design
    • 1.1. Curved Beams
    • 1.2. Beams of variable section
    • 1.3. Contact stress
    • 1.4. Stress Concentrators
    • 1.5. Failure Theories for Static Load
  • Topic 2. Dynamic Resistance Design
    • 2.1. Dynamic loads
    • 2.2. Design to impact loads
    • 2.3. Fatigue Resistance Design
  • Topic 3. Securing and transmitting elements
    • 3.1. Gears
    • 3.2. Shafts and trees
    • 3.3. Screws and bolts

4.4. Course planning and calendar

The dates of the final exams will be those that are officially published at http://www.eupla.unizar.es/asuntos-academicos/examenes.

The written assessment tests will be related to the following topics:

Test 1: Topic 1.

Test 2: Topic 2.

Test 3: Topic 3.

 

The topics on which the work will be developed will be proposed during the course depending on the teaching activity, and will be delivered on the established day. In the course of the signature the dates will be specified.

The dates and hours of classes will be found on the EUPLA website http://www.eupla.unizar.es

In addition, students will have, at the beginning of the course, the dates and places of the exams necessary to pass this subject.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=28824&year=2020


Curso Académico: 2020/21

424 - Graduado en Ingeniería Mecatrónica

28824 - Cálculo y diseño de máquinas


Información del Plan Docente

Año académico:
2020/21
Asignatura:
28824 - Cálculo y diseño de máquinas
Centro académico:
175 - Escuela Universitaria Politécnica de La Almunia
Titulación:
424 - Graduado en Ingeniería Mecatrónica
Créditos:
6.0
Curso:
3
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

El objetivo es formar al alumno para que sea capaz de diseñar elementos de máquinas  a través de los criterios de falla, destacando los criterios de falla por fatiga.  Por otro lado, habilita para la selección de los materiales óptimos para el diseño de un elemento.

 

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura de Cálculo y Diseño de Máquinas, forma parte del Grado en Ingeniería Mecatrónica, enmarcándose dentro del grupo de asignaturas que conforman el módulo denominado Mecánica.

Cada asignatura de la que se compone la carrera trata de cubrir un campo en la formación Tecnológica y Científica del alumno, en este caso el Diseño y el Cálculo, el acierto en este objetivo, supone obtener máquinas eficientes y seguras.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

El desarrollo de la asignatura exige conocimientos previos de Matemáticas, Física, Mecánica y Resistencia de Materiales, pero no es requisito sine qua non haber superado otras asignaturas con anterioridad.

 

 

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Competencias generales:

GI06: Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.

GC01: Capacidad para integrar y aplicar conocimientos mecánicos, electrónicos y de control en el diseño, desarrollo y mantenimiento de productos, equipos o instalaciones industriales.

GC03: Capacidad para la abstracción y el razonamiento lógico.

GC04: Capacidad para aprender de forma continuada, autodirigida y autónoma.

GC05: Capacidad para evaluar alternativas.

GC14: Capacidad para comprender el funcionamiento y desarrollar el mantenimiento de equipos e instalaciones mecánicas, eléctricas y electrónicas.

GC15: Capacidad para analizar y aplicar modelos simplificados a los equipos y aplicaciones tecnológicas que permitan hacer previsiones sobre su comportamiento.

 

Competencias específicas:

EM01: Conocimientos y capacidades para el cálculo, diseño y ensayo de máquinas.

EM02: Conocimiento y capacidad para el modelado y simulación de sistemas mecánicos.

EM05: Conocimientos y capacidades para el diseño y mantenimiento de sistemas mecatrónicos.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

  • Seleccionar el material o tratamiento más adecuado para la aplicación.
  • Modelizar o resolver los mecanismos de accionamiento de subconjuntos o máquinas mecánicas, a partir de planos o cuadernos de especificaciones.
  • Dimensionar elementos mecánicos en función de las especificaciones.
  • Diseñar o analizar, empleando herramientas informáticas; el comportamiento de piezas, subconjuntos o sistemas, frente a solicitaciones o requisitos de funcionamiento establecidos.
  • Realizar el análisis cinemático y cinético de conjuntos mecánicos, máquinas y mecanismos analíticamente o mediante la simulación numérica, analizando los resultados obtenidos.
  • Calcular y diseñar elementos estructurales sometidos a cargas.
  • Realización e interpretación de planos y esquemas en función de la normativa y simbología apropiada.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Resolver un problema de Diseño, seleccionar materiales y sus tratamientos, dimensionar un elemento mecánico, es una tarea y una responsabilidad que requiere una cualificación que se pretende conseguir tras la superación de esta asignatura.

Mostrar una actitud crítica y constructiva frente a soluciones establecidas motiva al alumno a profundizar en el análisis, estudio, creatividad e  innovación a la hora del Diseño de nuevos productos. También a reconocer la labor de los actuales diseñadores y sus Diseños, a aprender, entender y valorar su contribución en el desarrollo de máquinas e instalaciones.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El proceso de evaluación del alumno incluirá dos tipos de actuación:

  • Un sistema de evaluación partida, que se realizará a lo largo de todo el período de aprendizaje.
  • Una prueba global de evaluación que refleje la consecución de los resultados de aprendizaje, al término del período de enseñanza.

 

1. SISTEMA DE EVALUACIÓN PARTIDA

Se recuerda la obligatoriedad de asistir al menos al 80% de las clases para optar a este modalidad de evaluación.

El sistema de evaluación partida va a contar con el siguiente grupo de actividades calificables:

  • Ejercicios, cuestiones teóricas y trabajos propuestos: El profesor propondrá ejercicios, problemas, casos prácticos, cuestiones teóricas, etc. a resolver de manera individual o en grupo de dos o tres alumnos/as como máximo. Dicha actividad contribuirá con un 10% a la nota final de la asignatura.
  • Pruebas escritas: Las prueban recogerán cuestiones teóricas y/o prácticas, de los diferentes temas a evaluar, su número total será de tres, repartidas a lo largo del todo el semestre con una duración mínima de una clase. Dicha actividad contribuirá con un 90 % a la nota final de la asignatura.   La puntuación final será la media aritmética de las tres pruebas, siendo la nota mínima de cada una ellas de 4 sobre 10 para poder aprobar.

Como resumen a lo anteriormente expuesto se ha diseñado la siguiente tabla de ponderación del proceso de calificación de las diferentes actividades en la que se ha estructurado el sistema de evaluación partida de la asignatura.

Actividad Ponderación
Ejercicios, cuestiones teóricas y trabajos propuestos 10%
Pruebas escritas 90%

            

Previamente a la primera convocatoria el profesor de la asignatura notificará a cada alumno/a si ha superado o no la asignatura en función del aprovechamiento del sistema de evaluación partida, en base a la suma de las puntuaciones obtenidas en las distintas actividades desarrolladas a lo largo de la misma, contribuyendo cada una de ellas con un mínimo de su 50 %. En caso de no aprobar de este modo, el alumno dispondrá de dos convocatorias adicionales para hacerlo (prueba global de evaluación), por otro lado el alumno que haya superado la asignatura mediante esta dinámica, también podrá optar por la prueba global de evaluación, en primera convocatoria, para subir nota pero nunca para bajar.

 

2. PRUEBA DE EVALUACIÓN GLOBAL

El alumno/a deberá optar por esta modalidad cuando, por su coyuntura personal, no pueda adaptarse al ritmo de trabajo requerido en el sistema de evaluación partida, haya suspendido o quisiera subir nota habiendo sido partícipe de dicha metodología de evaluación.

Al igual que en la metodología de evaluación anterior, la prueba global de evaluación tiene que tener por finalidad comprobar si los resultados de aprendizaje han sido alcanzados, al igual que contribuir a la adquisición de las diversas competencias, debiéndose realizar mediante actividades más objetivas si cabe.

La prueba global de evaluación va a contar con el siguiente grupo de actividades calificables:

  • Examen escrito: Debido al tipo de asignatura, con problemas de mediana complejidad y tiempos de resolución razonables, el tipo de prueba más adecuada es la que consiste en la resolución de ejercicios de aplicación teórica y/o práctica de similares características a los resueltos durante el desarrollo convencional de la asignatura, llevados a cabo durante un período de tiempo de tres horas. Dicha prueba será única con ejercicios representativos de los temas, contribuyendo con un 100 % a la nota final de la asignatura.              

Se habrá superado la asignatura en base a la suma de las puntuaciones obtenidas en las distintas actividades desarrolladas, contribuyendo cada una de ellas con un mínimo de su 50 %.

Para aquellos alumnos/as que hayan suspendido el sistema de evaluación partida, pero algunas de sus actividades, a excepción de las pruebas evaluatorias escritas, las hayan realizado podrán promocionarlas a la prueba global de evaluación de enero, pudiendo darse el caso de sólo tener que realizar el examen escrito.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

  • Clases teóricas: Actividades teóricas impartidas de forma fundamentalmente expositiva por parte del profesor, de tal manera que se exponga los soportes teóricos de la asignatura, resaltando lo fundamental, estructurándolos en temas y/o apartados y relacionándolos entre sí.
  • Clases prácticas: El  profesor resuelve problemas o casos prácticos con fines ilustrativos. Este tipo de docencia complementa la teoría expuesta en las clases magistrales con aspectos prácticos.
  • Tutorías individuales: Son las realizadas a través de la atención personalizada, de forma individual, con el profesor en el departamento. Dichas tutorías podrán ser presenciales o virtuales.

Si esta docencia no pudiera realizarse de forma presencial por causas sanitarias, se realizaría de forma telemática. 

4.2. Actividades de aprendizaje

 

La distribución global de la asignatura será la siguiente:

  • 54 horas de clase con un 20% de exposición teórica y un 80% de resolución de problemas tipo.
  • 6 horas de pruebas evaluación escritas, a razón de dos hora por prueba.
  • 90 horas de estudio personal, repartidas a lo largo de las 15 semanas de duración del semestre.

Hay un calendario de tutorías fijado por horario para el profesor en el que recibirá a los alumnos que lo soliciten.

4.3. Programa

Contenidos

Los contenidos teóricos se articulan en base a tres unidades didácticas, tabla adjunta.

 

Tema 1. Diseño por Resistencia Estática

1.0. Repaso vigas rectas y diseño de elementos
1.1. Vigas curvas
1.2. Vigas de sección variable
1.3. Tensiones de contacto
1.4. Concentradores de tensiones
1.5. Teorías de falla para carga estática

 

Tema 2.  Diseño por Resistencia Dinámica

2.1. Cargas dinámicas

2.2. Diseño a cargas de impacto

2.3. Diseño por resistencia a fatiga

 

Tema 3. Elementos de sujeción y transmisión

3.1. Engranajes

3.2. Ejes y árboles

3.3. Tornillos y pernos

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Las fechas de la prueba global de evaluación serán las publicadas de forma oficial en

http://www.eupla.es/secretaria/academica/examenes.html.

Las pruebas evaluatorias escritas de la evaluación partida estarán relacionadas con los temas siguientes:

  • Prueba 1: Tema 1.
  • Prueba 2: Tema 2.
  • Prueba 3: Tema 3.

Los temas sobre los que se desarrollaran los trabajos se propondrán durante el curso en función de la actividad docente, llevándose a cabo su entrega en el día establecido.  En el transcurso de la signatura se concretarán las fechas.

 

La fechas y horario de impartición de clases se encontrarán en la página web de EUPLA  http://www.eupla.unizar.es

Además, los alumnos dispondrán, al principio de curso, de las fechas y lugares de los exámenes necesarios para superar esta materia.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=28824&year=2020