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MECANISMOS
Y RESORTES
Elementos de Máquinas
RESORTES
¿Qué
son?
Tipos
Compresión
Tracción
Torsión
Graficado en SolidWorks
(Vista isométrica SE)
Graficado en AutoCAD (2020)
(Vista isométrica SE)
Datos obtenidos del enunciado:
De (Diámetro externo) = 1 pulg
N (Total de espiras, o revoluciones) = 10 espiras
LL (Longitud libre) = 2.5 pulg
Datos asumidos para el diseño:
P (Fuerza) = 7 lbs
Resorte de extremos planos
Resorte de espiras abiertas (de compresión)
Alambre para instrumentos musicales,
de acero ASTM A228, núm. 33
DISEÑO DE UN RESORTE
De = 1 pulg
N = 10
LL = 2.5 pulg
P = 7 lbs
Para hallar Dw,
entramos en la tabla 19-
2 y buscamos un calibre
adecuado a nuestro
diseño. En este caso, se
eligió el calibre para
alambre de
instrumentos musicales
correspondiente al núm.
33: 0.095.
Dw = 0.095 pulg
De = Dm + Dw
Dm = De – Dw
Dm = (1 – 0.095) pulg
Dm = 0.905 pulg
C =
Dm
Dw
C =
0.905
0.095
C = 9.526
Dado que C es un valor cercano a 9, se sabe que
el diámetro del alambre del resorte es
adecuado.
De = 1 pulg
N = 10
LL = 2.5 pulg
P = 7 lbs
Dw = 0.095 pulg
Dm = 0.905 pulg
C = 9.526
Factor de Wahl
KH=
4C−1
4C−4
−
0,615
C
KH=
4(9.526)−1
4(9.526)−4
−
0,615
9.526
KH= 1.153
El coeficiente KH de Wahl corrige dos cosas:
1) La concentración de tensiones debido a la
curvatura de las fibras más interiores del resorte.
2) La tensión de corte pura debido a la carga axial F.
Deflexión
θ =
8PC3Na
HDw
θ =
(8) 7 (9.526)3(10)
(11,85×106)(0.095)
θ = 0.430 pulg
Ya que se asumió que era un resorte de extremos
planos, entonces el número de espiras totales es igual
al de espiras activas, es decir: N = Na
De = 1 pulg
N = 10
LL = 2.5 pulg
P = 7 lbs
Dw = 0.095 pulg
Dm = 0.905 pulg
C = 9.526
KH= 1.153
θ = 0.430 pulg
Esfuerzo cortante
τ =
8KPC
πDw2
τ =
(8)(1.153)(7)(9.526)
π(0.095)2
τ = 21693.56 psi
τ = 21.69 Ksi
Longitud de operación
Lo = LL− θ
Lo =( 2.5 − 0.430)
Lo = 2.07 pulg
Longitud comprimida
Ls = NDw
Ls = (10)(0.095)
Ls =0.95 pulg
Constante del resorte
k =
Fo
LL− Lo
k =
7
2.5−0.95
k = 4.516 lbs
pulg
Fuerza de cierre
Fs = K(LL− Ls)
Fs = 4.516(2.5−0.95)
Fs = 6.9998 lbs
De = 1 pulg
N = 10
LL = 2.5 pulg
P = 7 lbs
Dw = 0.095 pulg
Dm = 0.905 pulg
C = 9.526
KH= 1.153
θ = 0.430 pulg
τ = 21.69 Ksi
Lo = 2.07 pulg
Ls =0.95 pulg
k = 4.516 lbs
pulg
Fs = 6.9998 lbs Relación de esf-fuerzas
Fs
Fo
=
τs
τo
τs =
(6.9998)(21693.56)
7
τs = 21687.36 psi
Al buscar el servicio correspondiente al
resorte en la tabla 19-9, entrando con
Dw y el τs, se encuentra que el resorte
es de servicio severo. Es decir, se somete
a altas cargas con frecuencia.
De = 1 pulg
N = 10
LL = 2.5 pulg
P = 7 lbs
Dw = 0.095 pulg
Dm = 0.905 pulg
C = 9.526
KH= 1.153
θ = 0.430 pulg
τ = 21.69 Ksi
Lo = 2.07 pulg
Ls =0.95 pulg
k = 4.516 lbs
pulg
Fs = 6.9998 lbs
τs = 21687.36 psi
Pandeo
LL
Dm
=
2.5
0.905
LL
Dm = 2.762
En la tabla 19-15, entrando con el valor
2.762 y estableciendo la curva A como
punto de corte, se determina que el
resorte sí pandea, ya que no corta con la
curva.
θ
LL
=
0.430
2.5
θ
LL
= 0.172
MECANISMOS DE BARRAS ARTICULADAS
Clase I (Mecanismo de manivela): Al menos una barra del mecanismo realiza una rotación
completa.
Clase II (Mecanismo de balancín): Ninguna de las barras de entrada y salida del movimiento
puede realizar una rotación completa, excepto el acoplador.
LEY DE GRASHOF
“Si S +L ≤ P + Q, entonces al menos una barra del
mecanismo podrá realizar giros completos.”
S es la longitud de la barra más corta. (12 cm)
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P y Q son las longitudes de las otras barras (23,5 y 19,5
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MANIVELA BALANCÍN (DE GRASHOF)
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  • 3. Graficado en SolidWorks (Vista isométrica SE) Graficado en AutoCAD (2020) (Vista isométrica SE)
  • 4. Datos obtenidos del enunciado: De (Diámetro externo) = 1 pulg N (Total de espiras, o revoluciones) = 10 espiras LL (Longitud libre) = 2.5 pulg Datos asumidos para el diseño: P (Fuerza) = 7 lbs Resorte de extremos planos Resorte de espiras abiertas (de compresión) Alambre para instrumentos musicales, de acero ASTM A228, núm. 33 DISEÑO DE UN RESORTE
  • 5. De = 1 pulg N = 10 LL = 2.5 pulg P = 7 lbs Para hallar Dw, entramos en la tabla 19- 2 y buscamos un calibre adecuado a nuestro diseño. En este caso, se eligió el calibre para alambre de instrumentos musicales correspondiente al núm. 33: 0.095. Dw = 0.095 pulg De = Dm + Dw Dm = De – Dw Dm = (1 – 0.095) pulg Dm = 0.905 pulg C = Dm Dw C = 0.905 0.095 C = 9.526 Dado que C es un valor cercano a 9, se sabe que el diámetro del alambre del resorte es adecuado.
  • 6. De = 1 pulg N = 10 LL = 2.5 pulg P = 7 lbs Dw = 0.095 pulg Dm = 0.905 pulg C = 9.526 Factor de Wahl KH= 4C−1 4C−4 − 0,615 C KH= 4(9.526)−1 4(9.526)−4 − 0,615 9.526 KH= 1.153 El coeficiente KH de Wahl corrige dos cosas: 1) La concentración de tensiones debido a la curvatura de las fibras más interiores del resorte. 2) La tensión de corte pura debido a la carga axial F. Deflexión θ = 8PC3Na HDw θ = (8) 7 (9.526)3(10) (11,85×106)(0.095) θ = 0.430 pulg Ya que se asumió que era un resorte de extremos planos, entonces el número de espiras totales es igual al de espiras activas, es decir: N = Na
  • 7. De = 1 pulg N = 10 LL = 2.5 pulg P = 7 lbs Dw = 0.095 pulg Dm = 0.905 pulg C = 9.526 KH= 1.153 θ = 0.430 pulg Esfuerzo cortante τ = 8KPC πDw2 τ = (8)(1.153)(7)(9.526) π(0.095)2 τ = 21693.56 psi τ = 21.69 Ksi Longitud de operación Lo = LL− θ Lo =( 2.5 − 0.430) Lo = 2.07 pulg Longitud comprimida Ls = NDw Ls = (10)(0.095) Ls =0.95 pulg Constante del resorte k = Fo LL− Lo k = 7 2.5−0.95 k = 4.516 lbs pulg Fuerza de cierre Fs = K(LL− Ls) Fs = 4.516(2.5−0.95) Fs = 6.9998 lbs
  • 8. De = 1 pulg N = 10 LL = 2.5 pulg P = 7 lbs Dw = 0.095 pulg Dm = 0.905 pulg C = 9.526 KH= 1.153 θ = 0.430 pulg τ = 21.69 Ksi Lo = 2.07 pulg Ls =0.95 pulg k = 4.516 lbs pulg Fs = 6.9998 lbs Relación de esf-fuerzas Fs Fo = τs τo τs = (6.9998)(21693.56) 7 τs = 21687.36 psi Al buscar el servicio correspondiente al resorte en la tabla 19-9, entrando con Dw y el τs, se encuentra que el resorte es de servicio severo. Es decir, se somete a altas cargas con frecuencia.
  • 9. De = 1 pulg N = 10 LL = 2.5 pulg P = 7 lbs Dw = 0.095 pulg Dm = 0.905 pulg C = 9.526 KH= 1.153 θ = 0.430 pulg τ = 21.69 Ksi Lo = 2.07 pulg Ls =0.95 pulg k = 4.516 lbs pulg Fs = 6.9998 lbs τs = 21687.36 psi Pandeo LL Dm = 2.5 0.905 LL Dm = 2.762 En la tabla 19-15, entrando con el valor 2.762 y estableciendo la curva A como punto de corte, se determina que el resorte sí pandea, ya que no corta con la curva. θ LL = 0.430 2.5 θ LL = 0.172
  • 10. MECANISMOS DE BARRAS ARTICULADAS Clase I (Mecanismo de manivela): Al menos una barra del mecanismo realiza una rotación completa. Clase II (Mecanismo de balancín): Ninguna de las barras de entrada y salida del movimiento puede realizar una rotación completa, excepto el acoplador.
  • 11. LEY DE GRASHOF “Si S +L ≤ P + Q, entonces al menos una barra del mecanismo podrá realizar giros completos.” S es la longitud de la barra más corta. (12 cm) L es la longitud de la barra más larga. (24 cm) P y Q son las longitudes de las otras barras (23,5 y 19,5 cm, respectivamente).
  • 13.
  • 14. DOBLE MANIVELA (DE GRASHOF)
  • 15.
  • 16.
  • 19. MECANISMOS PLEGABLES (DE GRASHOF) S + L = P + Q
  • 21.