En este tema se introducen los dos enfoques fundamentales del diseño mecánico: el diseño por seguridad y el diseño probabilístico. Asimismo, se establecen las consideraciones generales sobre los estados de tensión y deformación producidos en un sólido elástico por un sistema de cargas, que serán de aplicación directa en el cálculo resistente de los elementos de máquina.

CAPÍTULO 1 – Seguridad y fiabilidad

CAPÍTULO 2 – Análisis de tensiones

CAPÍTULO 3 – Análisis de deformaciones

Este tema estudia las propiedades mecánicas de los materiales más comúnmente empleados en la construcción de maquinaria, de modo especial desde el punto de vista de su comportamiento resistente. Se presentan y discuten con detenimiento las propiedades que tienen mayor influencia en el diseño mecánico –resistencia, elasticidad o plasticidad, dureza, fragilidad o ductilidad, etc.–, su variación con factores externos como la temperatura y su influencia en el comportamiento en servicio del material.

CAPÍTULO 4 – Propiedades mecánicas de los materiales

CAPÍTULO 5 – Materiales empleados en la construcción de maquinaria

En este tema se estudian los fundamentos del diseño por resistencia estática. Se presentan, en primer lugar, las distintas teorías de fallo, introduciendo las correspondientes tensiones equivalentes de cada uno, y discutiendo su adecuación al comporta­miento de los materiales, tanto dúctiles como frágiles. Los conceptos de tensión admisible y factor de seguridad, tratados en temas anteriores, se aplican ahora a la tensión equivalente. Finalmente, se presenta asimismo el estudio de la seguridad a la propagación de una grieta en materiales frágiles, para lo que se introducen los conceptos de factor de intensidad de esfuerzo y tenacidad a la fractura.

CAPÍTULO 6 – Diseño por resistencia estática

CAPÍTULO 7 – Fractura estática

En este tema se introduce el fenómeno de fatiga y se establecen los criterios de diseño para evitar el fallo por fatiga, que se puede presentar en elementos sometidos a cargas que varían con el tiempo, aun en al caso de que no se supere en ningún momento el valor de la resistencia estática. Dado que los elementos de máquina están, por lo general, en movimiento, es muy frecuente que se encuentren sometidos a este tipo de cargas, casi sin excepción más dañinas que las estáticas, por lo que el análisis que aquí se presenta es de trascendental importancia para el diseño de elementos mecánicos.

CAPÍTULO 8 – Diseño por resistencia a la fatiga frente a cargas alternantes

CAPÍTULO 9 – Diseño por resistencia a la fatiga frente a cargas fluctuantes

CAPÍTULO 10 – Daño acumulado por fatiga

En este tema se presentan los criterios de diseño de los diferentes tipos embragues y frenos. Para cada uno de ellos, se determina la distribución de presiones en el material de fricción y el par de frenado (o embragado) que proporciona. Se establecen también algunas consideraciones básicas sobre disipación de energía y elevación de la temperatura ocurridas durante el proceso de acoplamiento.

CAPÍTULO 13 – Cálculo de embragues y frenos

CAPÍTULO 14 – Consideraciones para el diseño de embragues y frenos

En este tema se presenta el cálculo y selección de los cojinetes de contacto rodante, también llamados cojinetes de rodadura o rodamientos. La duración o vida del cojinete se trata como variable estadística y se discute su variación con la fiabilidad –o probabilidad de supervivencia–, de acuerdo con la correspondiente distribución. Se introduce asimismo el concepto de capacidad de carga, y su relación con el factor de seguridad. En todo este tema, el diseño se plantea desde un enfoque probabilístico, en el que se pone de manifiesto la estrecha relación entre seguridad, fiabilidad y duración, como tres modos diferentes de interpretar una misma realidad.

CAPÍTULO 15 – Rodamientos

CAPÍTULO 16 – Selección de rodamientos

Este tema presenta la teoría de la lubricación hidrodinámica y su aplicación al cálculo de cojinetes de deslizamiento. Se introduce el concepto de viscosidad, se deduce la ecuación de Reynolds para flujo bidimensional, y se describe la solución numérica de Raimondi y Boyd para el caso de cojinetes radiales de cubrimiento completo. El objetivo es obtener la viscosidad media y la temperatura media de operación del lubricante, a partir de cuyos valores se pueden obtener los valores del coeficiente de fricción, la potencia perdida por rozamiento, el espesor de película, la presión máxima, y demás parámetros de funcionamiento del cojinete.

CAPÍTULO 17 – Lubricación de cojinetes

CAPÍTULO 18 – Cálculo de cojinetes de deslizamiento radiales

CAPÍTULO 19 – Otros cojinetes de deslizamiento