Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 7 Ejes, flechas y sus componentes 383
La falla por cortante a lo largo del área ab creará un esfuerzo de τ = F/tl. Sustituyendo τ por
la resistencia dividida entre el factor de seguridad, se tiene
S sy
n
= F tl
o bien
37.5(10) 3
2.80
= 5 850
0.375l
o l = 1.16 pulg. Para resistir el aplastamiento, se utiliza el área de la mitad de la cara de la
cuña:
S y
n = F
tl/2
o bien
65(10) 3
2.80
= 5 850
0.375l/2
y l = 1.34 pulg. Por estabilidad, por lo general la longitud de la maza de un engrane es mayor
que el diámetro del eje. Si la cuña de este ejemplo tuviera una longitud igual a la de la maza,
tendría por consiguiente una resistencia amplia, puesto que quizás sería de 1 7 16
pulg o mayor.
7-8 Límites y ajustes
El diseñador tiene libertad para adoptar cualquier configuración geométrica de ajuste para
ejes y agujeros que garantice la función propuesta. Se ha acumulado una experiencia suficiente
con situaciones comúnmente recurrentes para hacer normas útiles. En Estados Unidos
existen dos normas de límites y ajustes: una se basa en unidades del sistema inglés y la otra
en unidades del sistema métrico. 10 Las normas difieren en nomenclatura, definiciones y organización.
No serviría de nada estudiar por separado cada uno de los sistemas. La versión
métrica es la más reciente de las dos y está bien organizada, por lo que aquí sólo se presenta
esta versión, pero se incluye un conjunto de conversiones al sistema inglés para permitir que
se utilice el mismo sistema con cualquier tipo de unidades.
Al utilizar la norma, las letras mayúsculas siempre se refieren al agujero; las minúsculas
se usan para el eje.
Las definiciones que se dan en la figura 7-20 se explican de la manera siguiente:
• Tamaño básico es el tamaño al cual se asignan límites o desviaciones y es el mismo para
ambos elementos del ajuste.
• Desviación es la diferencia algebraica entre un tamaño y el tamaño básico correspon diente.
• Desviación superior es la diferencia algebraica entre el límite máximo y el tamaño básico
correspondiente.
• Desviación inferior es la diferencia algebraica entre el límite mínimo y el tamaño básico
correspondiente.
• Desviación fundamental es la desviación superior o inferior, en función de cuál se aproxime
más al tamaño básico.
• Tolerancia es la diferencia entre los límites de tamaño máximo y mínimo de una parte.
• Grado de tolerancia internacional es el conjunto de números IT (siglas en inglés de la
tolerancia internacional) que designan grupos de tolerancia tales que las tolerancias de un
número IT en particular tengan el mismo nivel relativo de exactitud, pero varíen según el
tamaño básico.
• Agujero base representa un sistema de ajustes correspondientes a un tamaño de agujero
básico. La desviación fundamental es H.
10 Preferred Limits and Fits for Cylindrical Parts, ANSI B4.1-1967. Preferred Metric Limits and Fits, ANSI B4.2-
1978.