Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

362 PARTE TRES Diseño de elementos mecánicos
EJEMPLO 7-2
Este problema de ejemplo es parte de un estudio de caso más grande. Para conocer todo el
contexto, vea el capítulo 18.
Un diseño de una caja de engranes con doble reducción se ha desarrollado hasta el
punto en que se ha propuesto la configuración general y las dimensiones axiales del contraeje
que carga dos engranes cónicos que se muestran en la figura 7-10. Los engranes
y cojinetes están localizados y soportados mediante hombros, y se mantienen en su
lugar por medio de anillos de retención. Los engranes transmiten par de torsión a través
de cuñas. Los engranes se han especificado como se muestra en la figura, lo que permite
que las fuerzas tangenciales y radiales que se transmiten de los engranes al eje puedan
determinarse de la manera siguiente:
W t 23
W r 23
= 540 lbf W
=−197 lbf W
54 t
54 r
=−2 431 lbf
=−885 lbf
donde los superíndices t y r representan las direcciones tangencial y radial, respectivamente,
y los subíndices 23 y 54 las fuerzas ejercidas por los engranes 2 y 5 (que no se
muestran) sobre los engranes 3 y 4, respectivamente.
Proceda con la siguiente fase del diseño, en la que se selecciona un material apropiado
y se estiman los diámetros adecuados para cada sección del eje, con base en la
provisión de suficiente capacidad de esfuerzo estático y fatiga para la vida infinita del
eje, con factores de seguridad mínima de 1.5.
Cojinete A
Engrane 3
d 3 12
Engrane 4
d 4 2.67
Cojinete B
D 1 D 2
D 3
D 4
D 5
D 6 D 7
Nivel de referencia
0.25
0.75
1.25
1.75
2.0
C A D E F
2.75
3.50
7.50
8.50
9.50
9.75
10.25
10.75
11.25
11.50
G H I J K L M B N
Figura 7-10
Configuración del eje del ejemplo 7-2. Dimensiones en pulgadas.