Este documento describe el diseño mecánico de ejes y flechas. Explica los pasos para diseñar flechas, incluyendo determinar la velocidad de giro, calcular el torque y las fuerzas, elegir materiales, y analizar puntos críticos. También cubre las fuerzas que ejercen componentes como engranes, poleas y coples sobre los ejes, y factores de diseño para diferentes condiciones de carga.

1. UNIVERSIDAD AUTONÓMA DEL CARMEN
DEPENDENCIA ACADÉMICA DE INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA
CAMPUS III
PROGRAMA EDUCATIVO
INGENIERIA MECANICA
EXPERIENCIA EDUCATIVA
DISEÑO MECANICO
INTEGRANTES:
JHONATAN JOSUE MARTINEZ RAMOS
CARLOS RAUL ANTONIO MARTINEZ
JESUS ALFONSO PEREZ CASTRO
ALBERTO SOUZA RAMOS

2. INTRODUCCION
 Los ejes de transmisión o simplemente ejes, son barras
sometidas a cargas de flexión, tensión, compresión o torsión,
que actúan individualmente o combinadas. En este último
caso es de esperar que la resistencia estática y la fatiga sean
consideraciones importantes de diseño, puesto que un eje
puede estar sometido en forma simultánea a la acción de
esfuerzos estáticos, completamente invertidos en forma
alternante, y repetidos sin cambio de sentido.

3. EL TÉRMINO “EJE” ABARCA OTRAS VARIEDADES, COMO
LOS EJES DE SOPORTE Y LOS HUSILLOS. UN EJE DE
SOPORTE ES EL QUE NO TRANSMITE CARGA DE TORSIÓN
Y PUEDE SER FIJO O ROTATORIO. UN EJE DE
TRANSMISIÓN ROTATORIO DE CORTA LONGITUD SE
DENOMINA HUSILLO.

4. EL EJE SE SUJETA, DE MANERA INHERENTE, A UN MOMENTO
DE TORSIÓN O TORQUE. POR CONSIGUIENTE, EN EL EJE SE
GENERA TENSIÓN POR ESFUERZO DE CORTE POR TORSIÓN.
A SU VEZ, POR LO REGULAR, UN EJE SOPORTA
COMPONENTES TRANSMISORES DE POTENCIA COMO
ENGRANES, POLEAS ACANALADAS PARA BANDAS O RUEDAS
DENTADAS DE CADENA, EJERCEN FUERZAS SOBRE EL EJE
EN SENTIDO TRANSVERSAL, ES DECIR PERPENDICULAR A SU
EJE.

5. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE FLECHAS O
EJES
 1. Determine la velocidad de giro del eje o flecha.
 2. Calcule la potencia o el torque que va a transmitir el eje.
 3. Determine el diseño de los componentes transmisores de
potencia u otros dispositivos que se pretenda montar en la flecha y
especifique su ubicación que se necesita dar a cada dispositivo.
 4. Precise la ubicación de los cojinetes en los que se apoyará el
eje. Se supone que las reacciones en los cojinetes que soportan
cargas radiales ejercen acción en el punto medio de los cojinetes.

6.  5. Proponga la forma general de la geometría para el eje o
flecha
 6. Calcule la magnitud del torque que se observa en todos los
puntos del eje. Se sugiere elaborar una gráfica de torque.
 7. Calcule las fuerzas que ejercen acción sobre el eje, tanto
radial como axialmente.
 8. Determine las fuerzas radiales en componentes en sentidos
perpendiculares, por lo regular tanto vertical como
horizontalmente.
 9. Calcule las reacciones en todos los cojinetes de soporte en
cada plano.

7.  10. Elabore las gráficas completas de fuerza de corte y de
momento de flexión para determinar la distribución de los
momentos de la flexión sobre el eje.
 11. Elija el material con que se va a fabricar el eje y especifique su
condición: extruido en frío con tratamiento térmico y demás.
 12. Calcule una tensión de diseño adecuada, considerando la
manera en que se aplica la carga suave, de choque, sucesiva e
inversa o de otro tipo
 13. Analice cada punto crítico del eje para determinar el diámetro
mínimo aceptable del eje para verificar la seguridad bajo
aplicación de carga en cada punto.
 14. Especifique las dimensiones finales para cada punto en el eje.
Por lo regular, se utilizan los resultados del paso 13 a manera de
parámetro, después se elijen los valores convenientes.

8. FUERZAS QUE EJERCEN ELEMENTOS
DE MAQUINARIA SOBRE FLECHAS O
EJES
 RUEDAS DENTADAS
 ENGRANES HELICOIDALES
 RUEDAS O POLEAS DE CADENA
 POLEAS ACANALADAS PARA BANDAS EN FORMA V
 POLEAS DE BANDA PLANA
 COPLES FLEXIBLES
 CUÑEROS
 CHAFLANES DE HOMBROS
 RANURAS PARA ANILLOS DE SUJECIÓN

9. FACTOR DE DISEÑO, N
 Bajo condiciones industriales típicas se sugiere el factor de diseño
de N = 3. Si la aplicación es en extremo suave, tal vez se justifique
un valor tan bajo como N = 2. Bajo condiciones de choque o
impacto de emplearse N = 4 o más alto y se recomienda llevar a
cabo pruebas exhaustivas.
 En situaciones sensibles al esfuerzo el diseñador debe separar el
esfuerzo medio y la resistencia media en el punto crítico de
manera suficiente para lograr sus propósitos.
Figura 2-1 Falla por impacto de la masa de impulsión de la cuchilla de una podadora de
césped. La cuchilla impacta un tubo metálico de marcación de cotas de topografía.

10. Figura 2-2 Falla de un perno de sujeción de una polea elevada en una máquina de levantamiento
de pesas. Un error de fabricación causó una separación que provocó que el perno soportara toda
la carga de momento.
Figura 2-4 Falla de un resorte de válvula causada por la reacción elástica en un motor
sobre/revolucionado. La fractura presenta la falla a 45o clásica por cortante

11. HIPÓTESIS DE FALLA
 Sucesos como la deformación permanente, el agrietamiento, y la
ruptura se encuentran entre las formas en que falla un eje o un
elemento de máquina. Las máquinas de ensayo aparecieron en los
años 1700 y las probetas se jalaban, doblaban y torcían en procesos
simples de carga. La experiencia al reunir estos datos fue el
instrumento para establecer el concepto de deformación.
Figura 2-9 Círculos de Mohr para el esfuerzo triaxial

12. En este capítulo se estudian la geometría, las relaciones cinemáticas y las
fuerzas transmitidas por los cuatro tipos principales de engranes: helicoidales,
cónicos, hipoides y sinfín. Las fuerzas transmitidas entre engranes acoplados
suministran momentos torsionales a los ejes para transmisión de movimiento
y potencia, además de crear fuerzas y momentos que afectan al eje y a sus
cojinetes.

13. Poseen dientes inclinados con respecto al eje de rotación, y se utilizan para las
mismas aplicaciones que los engranes rectos y, cuando se utilizan en esta
forma, no son tan ruidosos, debido al engranado más gradual de los dientes
durante el acoplamiento.

14. Presentan dientes formados en superficies
cónicas, se emplean sobre todo para transmitir
movimiento entre ejes que se intersecan.

15. Son muy similares a los engranes cónicos en espiral,
excepto por el hecho de que los ejes están
desplazados y no se intersecan.

16. El gusano se parece a un tornillo. El sentido de
rotación del gusano, también llamado corona
de tornillo sinfín, depende del sentido de
rotación del tornillo sinfín y de que los dientes
de gusano se hayan cortado a la derecha o a la
izquierda

18. Los dientes de los engranes se pueden cortar
con una fresadora de forma, para adaptarse al
espacio del diente.

19. La fresa madre no es más que una herramienta
de corte conformada como un tornillo sinfín.
Los dientes tienen lados rectos, como en una
cremallera, pero el eje de la fresa se debe
hacer girar una cantidad igual al ángulo de
avance, a fin de cortar dientes de engranes
rectos.

20. Los dientes se pueden generar mediante un
cortador de piñón o de cremallera. El cortador
de piñón se mueve de manera alterna a lo
largo del eje vertical y avanza con lentitud,
penetrando en el cuerpo del engrane a la
profundidad que se requiere.

21. Igual que el cepillado, se emplea en engranes que se han cortado pero no se han
tratado térmicamente. En el bruñido, los engranes endurecidos con dientes con un
ligero sobre tamaño funcionan en acoplamiento con su engrane correspondiente,
hasta que las superficies se alisan.
Se emplean para tratar dientes endurecidos de engranes, después de ser sometidos a
un tratamiento térmico. En la operación de rectificado se utiliza el principio de
generación y se producen dientes muy exactos. En el pulido, los dientes del engrane y
la rueda de pulir se deslizan axialmente de manera que en toda la superficie del
diente se logra una abrasión uniforme del diente.

22. Cuando los engranes se usan para transmitir movimiento entre ejes que se
intersectan, se requiere algún tipo de engrane cónico. Aunque por lo general estos
engranes se hacen para un ángulo del eje de 90°, se producen casi para cualquier
ángulo. Los dientes se funden, fresan o generan. Sólo los dientes generados se
consideran exactos.

23. El ángulo de la hélice es el mismo en cada engrane, pero uno debe ser hélice derecha y el
otro hélice izquierda. Si se corta una pieza de papel con la forma de un paralelogramo y
se arrolla alrededor de un cilindro, el borde angular del papel se convierte en una hélice.
Si este papel se desenrolla, cada punto del borde angular genera una curva involuta. La
superficie que se obtiene cuando cada punto del borde genera una involuta se denomina
helicoide involuta.

24. El sinfín y la corona de un juego tienen el mismo sentido de la hélice como en los
engranes helicoidales cruzados, pero los ángulos de las hélices suelen ser muy
diferentes. El ángulo de la hélice en el tornillo sinfín, por lo general, es muy grande
y el de la rueda helicoidal muy pequeño. Debido a esto, es habitual especificar el
ángulo de avance λ en el sinfín y el ángulo de la hélice ψG en la rueda; los dos
ángulos resultan iguales para un ángulo entre ejes de 90°.

25. Un sistema de dientes es una norma que especifica las relaciones que implican la
cabeza, la raíz, la profundidad de trabajo, el espesor del diente y el ángulo de
presión. Al principio, las normas se planearon para posibilitar el intercambio de
engranes con cualquier número de dientes, pero con el mismo ángulo de presión
y paso.

26. Transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes, consiguiendo disminuciones o
aumentos significativos de la velocidad; también permite mantener o invertir el
sentido de giro.
Rueda dentada doble:
Consiste en dos engranajes de
igual paso, pero diferente número
de dientes, unidos entre sí.
Ruedas dentadas dobles:
El sistema completo se construye con Varias
ruedas dentadas dobles unidas en cadena, de
tal forma que en cada rueda doble una hace de
conducida de la anterior y otra de conductora
de la siguiente.