Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

544 PARTE TRES Diseño de elementos mecánicos
10-18 Se necesita un resorte helicoidal de compresión, fabricado con alambre de piano para servicio estático,
para soportar una carga de 20 lbf después de comprimirse 2 pulg. La altura sólida del resorte no puede
exceder 1 1 2 pulg, y la longitud libre no puede ser mayor de 4 pulg. El factor estático de seguridad tiene
que igualar o exceder 1.2. Para linealidad robusta, utilice un rebase fraccional al cierre ξ de 0.15. Deben
diseñarse dos resortes.
a) El resorte debe funcionar sobre una varilla de 3 4 pulg. Una holgura libre diametral de 0.050 pulg
debe ser adecuada para evitar interferencia entre la varilla y el resorte debido a espiras no redondas.
Diseñe el resorte.
b) El resorte debe operar en un agujero de 1 pulg de diámetro. Una holgura libre diametral de 0.050
pulg será adecuada para evitar interferencia entre el resorte y el agujero debido a la ampliación del
diámetro del resorte, cuando éste se comprima, y a espiras no redondas. Diseñe el resorte.
10-19 No todos los resortes se hacen de manera convencional. Considere el resorte de acero especial de la
ilustración.
a) Determine el paso, la altura sólida y el número de vueltas activas.
b) Calcule la razón del resorte. Suponga que el material es acero A227 HD.
c) Encuentre la fuerza F s que se requiere para cerrar el resorte sólido.
d) Encuentre el esfuerzo cortante en el resorte debido a la fuerza F s .
120 mm
Problema 10-19
50 mm
3.4 mm
10-20 Se debe diseñar un dispositivo de sujeción para una pieza de trabajo con un espesor de 1 1 2 pulg en las
ubicaciones de sujeción. El detalle de una de las mordazas se muestra en la figura. Se requiere un resorte
para mover la mordaza hacia arriba mientras se quita o se inserta una pieza de trabajo. Una fuerza de
sujeción de 10 lbf resulta satisfactoria. La placa base tiene un espesor de 5 8 pulg. El tornillo de la mordaza
tiene una rosca de 7
16 pulg-20 UNF. La longitud libre L 0 será lo suficientemente corta como para que el
tornillo de la mordaza pueda comprimir el resorte en el desensamble del dispositivo durante la inspección
y el servicio, digamos L 0 ≤ 1.5 + 3 8 pulg. El resorte no se puede cerrar sólido a una longitud mayor
que 1 1 4 pulg. El factor de seguridad en la longitud sólida será n s ≥ 1.2 y en la carga de servicio n 1 > 1.5.
Diseñe un resorte helicoidal de compresión adecuado para este dispositivo.
Tornillo de sujeción
Arandela esférica
Ranura
Mordaza
Problema 10-20
Dispositivo de sujeción.
Pieza de trabajo
Ranura
Pasador