2007 parcial DISEÑO UDEP

8/18/2019 2007 parcial DISEÑO UDEP

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UNIVERSIDAD DE PIURAFACULTAD DE INGENIERÍADISEÑO MECÁNICO 1SOLUCIÓN DEL EXAMEN PARCIALLunes 7 de m!" de# $%%7&"'( $(%% )*m* Du'+,-n( . /"'s

NOM0RE(

Con formulario, calculadora y tablas

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= De6e'm,n' #"s d,4e'en6es d,5'ms de es4ue'3"s* 2= C#+u#' e# >#"' m9?,m" de F )' @ue # 2'' 6en5 >,d ,n4,n,6 +"n FS;1* BDes)'e+,'

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Con formulario, calculadora y tablas

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T's#dnd" # +'5 F # se++,"n de# 'ed"nde" 6enem"s es6s +'5s*

Fx= Fcosα M 1= Fcosα L2 M 2= Fsenα L

1T = Fsenα L

2

E# m"men6" $ B8K= es e# un,+" @ue >', #" #'5" de# eJe de2,d" @ue e# 2'3" +m2, #" #'5"de# eJe*

L se++,-n +'6,+ es e# )',me' 'ed"nde" e# +e'+n" # em)"6'm,en6"* Es6" de)ende un,+men6e de#m"men6" 4#e+6"' $ @ue es e# un,+" @ue >',*

El Momento flector total en cada seccion sera: M =√ M 12+ M

2

2

σ flector=32.

M π . d

3 =32√ M 1

2+ M 2

2

π . d3 =

32. F √ (cosα . L2)2+(sinα . L

1)2

π . d3

Podemos reemplazar los valores de las constantes.

σ flector=32. F √ [cos(10) . (0.22 )]2+[ sin(10) .(0.3)]2

π .(0.02)3 =283719. F [ 1m2 ]


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El esfuerzo axial

σ Axial=4. F .cosα

π .(d)2 =

4. F .cos α

π .(0.02)2 =3183. F

[

1

m2

]

El esfuerzo Cortante por torsor

τ Torsor=16. F . L

2. sinα

π .(d )3 =

16. F .(0.22) . sin(10)

π .(0.02)3 =24321. F [ 1m2 ]

Se puede apreciar que el valor de esfuerzo que mas aporta es el Flector.

F es alternate puta, por lo tanto no existiran valores de esfuerzos medios.

C"e4,+,en6es de 46,5

K a=0.9 K b=1

Lm,6e de 'es,s6en+, # 46,5 +"''eJ,d"

δ e' = K a . K b . (0.5) . δ ut =0.9 x 1 x 0.5 x1000=405

Concentracion de Esfuerzos

D

d =1.5

r

d=0.15q=0.9 {

K T Axial=1.75 K T Flexion=1.64 K T Torsion=1.32

K f Axial=1.675 K f Flexion=1.576 K f Torsn=1.288

σ a Axial' =

1.675

0.923

. σ Axial=5776 F

[ 1

m2

]

σ a Flexion' =1.63 . σ Flexion=462462 F [ 1m2 ]


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τ a Torsor' =1.288 . τ Torsor=31325.5 F [ 1m2 ]

σ a eq=√ (σ a Flexion' +σ a Axial

' )2+3 τ aTorsor' 2=¿ 466!" F

Criterio de #oodman

σ a eq

δ e' =

1

F!=

1

1.5 F =

405

(1.5 )466=0.58 "


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$* L )#+ de # 4,5u' $ Bde es)es"' 1%mm= es69 s"me6,d # ++,-n de un 4ue'3 F @ue"s+,# en6'e %%%N ! %N* E# M6e',# 6,ene Su6; % MP ! / s,d" me+n,3d"* C#+u#' e#FS # 46,5 )' >,d ,n4,n,6 +"n un +"n4,2,#,dd de# %*L ; 11%mm & ; %mm / ; %mm ' ; $mm (6ptos)

T's#dm"s #s 4ue'3s # +en6'" de # se++,-n Jus6" des)uHs de# 'ed"nde" "26en,end" s un

m"men6" 4#e+6"' M = Fx #

2 ! un 4ue'3 F = F

Conociendo que los valores que puede tomar F { Fmax=8000 " Fmin=0 " $%tenemos

{ Fa=4000 " Fm=4000 "

&demas podemos o%tener { Mmax=160 " . m Mmin=0 " . m 'e la misma manera { Ma=80 " . m Mm=80 " . m (a seccion cr)tica es donde se produce la concentracion de esfuerzos, es *usto en la zona del

redondeo, en esta seccion aparece un esfuerzo normal + esfuerzo flector.

σ axial= F b# dado que F ; Fm

σ axiala=σ axialm= 400010 x 40

=10 M$a

σ flector=6 M

b #2 dado que M ; Mm

σ flectora=σ flector m= 6 x 80

10 x402=30 M$a

(os factores de concentracion de esfuerzo serian los siuientes


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B*.s, mecanizado= ; %*7.

de=0.808√ #b=16.16mm a-ora K b=( d7.62 )−0.107

=0.9227

+ B%= ; %*7

%

# =1.5

r

#=0.05 @ ; %* { K t axial=2.65 K t flexion=2.2

K f =1+q ( K t −1)

de la cual o%tenemos dos factores { K f axial=1+0.8 (2.65−1 )=2.32 K f flexion=1+0.8(2.2−1 )=1.96a-ora de%emos correir los esfuerzos alternantes para fatia com%inada.

σ aflexion' =σ aflexion

K f flexion

& flexion=30

1.96

1=58.8 M$a

σ aaxial' =σ aaxial

K f axial

& axial=10

2.32

0.923=25.135 M$a

σ m axial=10 M$a σ m flexion=30 M$a

σ aeq' =√ (σ aflexion

' +σ a axial' )2=83.935 M$a

σ m eq=√ (σ maxial+σ mflexion )2

=40 M$a

Coreimos el limite de resistencia a la fatia

δ e' = Ka. Kb. Kc .0.5 . δ ut =196.36 M$a

&plicamos el Criterio de #oodman


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σ aeq

'

δ e' +

σ m eq

δ ut = 1

F . !

83.935

196.36+ 40

650=

1

F . !

F*S* ; $*%

.* L 4,5u' . 'e)'esen6 un +"+/e )' 2e2H* En su us" n"'m# # 4ue'3 )#,+' )' e#>n+e es mu! )e@ue* S,n em2'5" +und" se )'e6ende su2,' un >e'ed es )'e+,s")#,+' un 4ue'3 >e'6,+# des+enden6e +"m" se mues6' en # 4,5u' )' +"nse5u,' #e>n6' #s 'ueds de#n6e's de mne' @ue e# +"+/e se ,n+#,n /+, '',2 )"!nd" s"#"en #s 'ueds 6'se's* Se es6,m @ue e# )es" de# +"nJun6" +"+/eK2e2e de un"s 1 5 +"n e#den6'" de 5'>edd G e@u,d,s6n6e de #"s )un6"s D ! F BPun6"s @ue 'e+,2en 6"d" e# )es"=*Ls d"s 2''s )',n+,)#es AE e IF 4"'mn un 9n5u#" de < 'es)e+6" # >e'6,+#* E#e#emen6" @ue )'e+e +"m" 6,'n6e en # 4,5u' se su)"ne ,ne?6ens,2#e* Ls d,s6n+,s s"n(A0 ; 0C ; DE ; I& ; &C ; %*.mm CD ; CF ; %*%mm* (4ptos)d= C#+u#' e# >#"' mmn,m" ne+es'," de # 4ue'3 >e'6,+# 6"6# P )' +"nse5u,'

des)e5' de# sue#" #s 'ueds de#n6e's*e= De6e'm,n' # se++,-n m9s +'6,+ de # 2'' AE ! e# )un6" m9s +'6,+" de # se++,-n*4= S, # 2'' AE se > 42',+' en 6u2" de d,9me6'" e?6e',"' 1mm ! es)es"' .*7mm !

se dese un FS ; . )' 4#uen+, ,nd,+' e# 6,)" mn,m" de +e'" de # se',e AISI @ue/2'9 @ue em)#e' en # 42',++,-n de # 2''*


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= Calculamos la fuerza P necesaria para levantar las llantas delanteras*

Momentos con respecto al e*e

45

(¿)= M x x0.5 xcos(45) $ x 0.25 x cos¿

$=2 M= $=235 [ " ]

%/ aislamos el elemento &E

() x 0.25=m

4 x0.5+

0.75∗2m2

()=412.02[ " ]

∑ F *=0+ ( c*=

m

4 +2m

2 =5m

4

(c*=147.15 [ " ]

∑ F x=0+ (cx=− () (c*=−412.02 [ " ]

&-ora -a+ como di%u*ar los diferentes diaramas de Cara


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L se++,-n +'6,+ es CQ

σ Flexin=64 (72.75 , 10)

π (204−124 ) =-106.4 M$a

σ Axial= 4 (291.34)

π (202−122)=−5.796 M$a

σ Max=−106.4−1.45=107.87 Ma( /n la fibra inferior )

δ *=107.87 M$a x F . ! .=323.61 M$a

E# )',me' A+e'" @ue +um)#e es6 +"nd,+,-n δ *=47 Ksi

1%1$CD

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