Diseño de Elementos de Máquinas: Taller/Examen

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS
ESPE SEDE LATACUNGA
D I S E Ñ O D E E L E M E N TO S D E M ÁQ U I N AS
Trabajo
Taller
Prueba
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Séptimo
Período: 202350
Fecha :
28 - 05 - 2023
Estudiante :
Examen
Nombre del Docente:
Tema :
NRC : 10239
DEM - 202350 - 01
Ing. Félix J. Manjarrés A. M.Sc.
Compilación de ejercicios, diseño estático y dinámico
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EJERCICIO 1
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El soporte manual mostrado en la figura 1., se utiliza para aplicar un par de torsión de 3 N.m y una fuerza de
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empuje de 225 N a la broca, al perforar un agujero en madera.
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a) Realice un dibujo abstracto tridimensional del soporte y calcule y muestre todas las reacciones.
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b) La broca utilizada tiene un diámetro de vástago de 6 mm donde sobresale del portabrocas en la sección B-B. Si
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la distancia desde B-B hasta la superficie de la madera es de 80 mm, encuentre el mayor de los esfuerzos normales
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en esta sección cuando el plano del soporte es horizontal. Calcule el esfuerzo cortante en el mismo punto.
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EJERCICIO 1
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Figura 1
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EJERCICIO 2
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Considere la lijadora de disco mostrada en la figura 2, de a continuación. La fuerza que se debe aplicar al bloque
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de madera es de 10 N y se asume que el coeficiente de fricción entre el disco y la madera es de 2.
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Dibuje los elementos de esfuerzo en los puntos 1 y 2, muestre los esfuerzos que actúan sobre ellos y calcule los
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esfuerzos principales.
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Figura 2
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Yo, titular del presente, estudiante de la
asignatura de Diseño de Elementos de
Máquinas, manifiesto mi conformidad por
la nota que he alcanzado, razón por la que
suscribo al final del documento.
© Ing. Félix J. Manjarrés A. M.Sc.
Código : DEM_F_2023-01
CALIFICACIÓN
Firma de conformidad
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EJERCICIO 3
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La figura 3 muestra un tornillo sin fin impulsado por un engranaje que se utiliza para levantar una carga excéntrica
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de 53 kN. El tornillo está soportado en cojinetes que eliminan las componentes de carga radial y axial. La carga
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está suspendida de una tuerca, como se muestra, y está guiada para evitar la rotación con el tornillo. La fricción
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en las roscas y entre la tuerca y la guía requiere que se aplique un par de torsión de 450 Nm al engranaje para
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levantar la carga.
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a) Calcule las componentes de esfuerzo que actúan en A y B.
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b) Encuentre los esfuerzos principales que actúan en A.
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c) Dibuje un elemento de esfuerzo correctamente orientado para mostrar el esfuerzo cortante máximo y el esfuerzo
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normal correspondiente en A.
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Figura 3
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EJERCICIO 4
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Una armadura simple compuesta por dos barras, cada una de longitud L, soporta una carga vertical P en la unión
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D. Encuentre las componentes horizontal y vertical de la deflexión total 8 del punto D. Las barras están hechas del
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mismo material, siendo DB tiene un área transversal de A y DC un área transversal de 2A. Utiliza el teorema de
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Castigliano.
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EJERCICIO 5
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Cada una de las dos vigas en voladizo mostradas en la figura 5 tiene una sección transversal de 25x6 mm. Ambas
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vigas están hechas de acero. Se ensamblará un resorte con una longitud libre de 125 mm entre las vigas a lo largo
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de la línea AB.
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Si la distancia original entre las vigas es de 100 mm y la escala del resorte es de 80 kN/m, determine la deflexión
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de cada viga.
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Figura 5
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EJERCICIO 6
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La figura 6, a continuación muestra un soporte de acero soldado cargado por una fuerza F. Derive una expresión
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para la deflexión del punto B.
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Figura 6
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EJERCICIO 7
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La figura 7, a continuación ilustra una parte de una grúa hidráulica de piso. Estamos interesados en el diseño de
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la varilla de su cilindro hidráulico.
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Se aplica una presión hidráulica de 25 MPa en el máximo. El diámetro del cilindro es de 75 mm. Se utiliza una
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varilla de acero al carbono medio con una resistencia a la fluencia de 490 MPa.
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Encuentre el diámetro de la varilla para un factor de seguridad de 4.
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EJERCICIO 8
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Considere que la siguiente estructura está rotando y está sometida a una carga de flexión invertida de F1 = 10 kN,
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un par constante de T = 1000 Nm y una carga axial repetida F2 que varía entre 0 y 15 kN. Determine y muestrae
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los componentes de esfuerzo en los elementos en los puntos A, B y C.
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Figura 8
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EJERCICIO 9
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El eje de una biela en voladizo sujeta a una fuerza P de 1 kN se muestra en la Fig. 9(a). El eje está hecho de acero
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al carbono ordinario 45C8 y la resistencia a la tracción es de 380 N/mm2. El factor de seguridad es 2. Determine el
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diámetro del eje utilizando la teoría del esfuerzo cortante máximo.
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Figura 9
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EJERCICIO 10
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Las dimensiones de una biela en voladizo se muestran en
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la Figura 10. La fuerza P que actúa en el pasador de la
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biela es de 1 kN. La biela está hecha de acero 30C8 (Syt =
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400 N/mm2) y el factor de seguridad es de 2. Utilizando la
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teoría de la falla del esfuerzo cortante máximo, determine
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el diámetro d en la sección - XX.
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