diseño mecánico

1. Tarea #6
Diseño Mecánico I
MECG1019 II-2017 Entrega: Enero 16, 2018
1. En la figura 1 se muestra una manivela sometida a una fuerza F = 220 lbf la cual causa
torsión y flexión del árbol de 3/4 pulg de diámetro fijado a un soporte en el origen del sistema
de referencia. En realidad, el soporte puede estar en una situación de inercia que se desea
hacer girar, pero para los propósitos de un análisis de la resistencia se puede considerar que
se trata de un problema de estática. El material del árbol AB es acero AISI 1018 laminado
en caliente. Mediante el empleo de la teoría del esfuerzo cortante máximo, encuentre el factor
de seguridad con base en el esfuerzo en el punto A. Repita el ejercicio utilizando la teoría de
energía de distorsión. Analice los resultados y compare.
Figura 1: Problema 1: Una manivela sometida a una fueza
2. Con base al problema anterior, diseñe ahora el brazo de palanca CD especificando tamaño y
material adecuado.

2. 3. En la figura 2 se muestra un árbol montado en cojinetes, en los puntos A y D y tiene poleas
en B y C. Las fuerzas que se muestran actúan en las superficies de las poleas y representan las
tensiones de las bandas. El árbol se hará de una fundición de hierro ASTM grado 25 usando
un factor de diseño nd = 2.8. ¿Qué diámetro se debe usar para el árbol?
Figura 2: Problema 2: Un árbol montado sobre cojinetes
4. Una placa de 6 pulg de ancho, 10 pulg de longitud y 1 pulg de espesor se carga en tensión en
la dirección de la longitud. La placa contiene una grieta que nace en el filo de la placa y se
dirige hace el centro de la misma con una longitud de 0.550 pulg. El material es acero con KIc
= 70 kpsi · pulg, y Sy = 160 kpsi. Determine la carga posible máxima que puede aplicarse
antes de que la placa a) fluya y b) tenga un crecimiento de grieta incontrolable.
5. Asuma que para en el árbol AB del problema 1 aparece una grieta desde la superficie del
árbol en un punto a 2 pulgadas desde A. Usted utiliza un calibrador vernier para constatar
que la grieta tiene una longitud de 0.2 pulg. Cuál será ahora la máxima fuerza F que pueda
soportar el árbol AB? Asuma que la grieta tiene forma lineal.

3. 6. El pasador de la horquilla que se muestra en la figura 3 tiene 25 mm de diámetro y las
dimensiones a=15 mm y b=20 mm. El pasador se maquina a partir de acero AISI 1018
laminado en caliente y se someterá a una carga no mayor que 4.4 kN. Determine si la carga
supuesta de c) produce o no un factor de seguridad diferente del de d). Use la teoría del
esfuerzo cortante máximo y la teoría de energía de distorsión. Compare.
Figura 3: Problema 3: Una horquilla y pasador