Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 10 Resortes mecánicos 545
10-21 Su profesor le proporcionará un catálogo de un proveedor de resortes, o algunas páginas reproducidas
de él. Realice la tarea del problema 10-20 seleccionando un resorte disponible. (Éste es un diseño por
selección.)
10-22 En la figura se muestra un resorte de compresión cónico con espiras helicoidales donde R 1 y R 2 son los
radios de las espiras inicial y final, respectivamente; d es el diámetro del alambre y N a es el número total
de espiras activas. La sección transversal del alambre transmite primordialmente un momento torsional,
el que cambia con el radio de la espira. El radio de la espira está dado por
R = R 1 + R 2 − R 1
θ
2π N a
donde θ está en radianes. Use el método de Castigliano para estimar la razón del resorte mediante
d 4 G
k =
16N a (R 2 + R 1 ) R2 2 + R2 1
F
R 1
R 2
d
Problema 10-22
10-23 Se necesita un resorte de espiras helicoidales de compresión para cierta maquinaria que se usa en un
servidor de alimentos. La carga varía desde un mínimo de 4 lbf hasta un máximo de 18 lbf. La razón
del resorte k debe ser de 9.5 lbf/pulg. El diámetro exterior del resorte no puede exceder 2 1 2 pulg. El fabricante
de resortes dispone de dados adecuados para estirar alambre con diámetros de 0.080, 0.0915,
0.1055 y 0.1205 pulg. Con un factor de diseño de fatiga n f de 1.5 y un criterio de falla por fatiga de
Gerber-Zimmerli, diseñe un resorte adecuado.
10-24 Resuelva el problema 10-23 usando el criterio de falla por fatiga de Goodman-Zimmerli.
10-25 Resuelva el problema 10-23 mediante el empleo del criterio de falla por fatiga de Sines-Zimmerli.
10-26 Diseñe el resorte del ejercicio 10-5 con base en el criterio de falla por fatiga de Gerber.
10-27 Resuelva el problema 10-26 usando el criterio de falla por fatiga de Goodman-Zimmerli.
10-28 Se debe diseñar un resorte de extensión de acero estirado duro para soportar una carga estática de 18
lbf, con una extensión de 1 2 pulg y un factor de diseño n y = 1.5 pulg. Use ganchos en los extremos de la
espira completa con el radio del doblez mayor r = D/2 y r 2 = 2d. La longitud libre debe ser menor que
3 pulg y las vueltas del cuerpo menores que 30. Las vueltas del cuerpo enteras y medio enteras permiten
que los ganchos de los extremos se ubiquen en el mismo plano. Lo anterior agrega un costo adicional y
se hace sólo cuando es necesario.
10-29 El resorte de extensión que se presenta en la figura tiene extremos con espiras completamente torcidas.
El material es alambre de acero AISI 1065 T y R en aceite. El resorte tiene 84 espiras y está cerrado con
una precarga de 16 lbf.
a) Calcule la longitud cerrada del resorte.
b) Encuentre el esfuerzo de torsión en el resorte correspondiente a la precarga.