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Una práctica de la asignatura elementos de máquinas 2 (mec 233) correspondiente al segundo parcial. Incluye 16 problemas relacionados con el diseño y análisis de engranajes rectos, helicoidales y planetarios. Los problemas abarcan cálculos de parámetros geométricos, fuerzas, velocidades y potencias transmitidas. Además, se plantea un trabajo final de un video explicativo sobre un tema de la carrera. Este material podría ser útil para estudiantes universitarios de ingeniería mecánica que cursen asignaturas relacionadas con el diseño de elementos de máquinas.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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¡No te pierdas las partes importantes!
Elementos de Máquinas 2 MEC 233 Inder Adalid Ñuflo Flores
P.1 Un piñón recto de 18 dientes se acopla a una rueda de 64 dientes. El paso diametral es 8
[dtes/plg] y el ángulo de presión es de 20°. encuentre y tabule los siguientes resultados
a) La cabeza.
b) La raíz.
c) El claro.
d) Los espesores de los dientes.
e) Los diámetros de la circunferencia base.
f) La relación de contacto.
g) Verificar si existe interferencia.
𝑏𝑝
𝑏𝐺
𝐶
P.2 Un par de engranajes rectos acoplados tiene dientes de envolvente a 20° de altura total
y paso diametral de 2
ൗ , el diámetro primitivo del piñón es 𝟔, 𝟒 𝒑𝒍𝒈. Si la relación de
transmisión es de 3 a 2. Calcular:
a) El número de dientes de cada engranaje.
b) El adendo.
c) El dedendo.
d) La holgura.
e) Los diámetros exteriores.
f) Los diámetros de la circunferencia de base.
g) La relación de contacto.
𝐺
𝑝
𝑜𝑝
𝑜𝐺
𝑏𝑝
𝑏𝐺
𝐶
P3. El engrane recto 4 recibe 4hp a una velocidad de 600 rpm a través de su eje y gira en
sentido del movimiento de las agujas del reloj. El engrane 3 es loco y el engrane 2 es el
engrane del motor. Los dientes tienen un ángulo de presión de 20° y profundidad.
En el esquema se muestran las
circunferencias primitivas.
Determinar:
a) El momento que debe transmitir
cada eje.
b) La carga que debe soportar cada
diente.
c) La fuerza aplicada al eje loco como
resultado de las cargas sobre los
dientes de engranaje.
2
𝑓
3
4
𝑓
𝑎 2
𝑓
𝑏 3
𝑓
𝑐 4
𝑓
𝑏 3
𝑓
P6. En el caso del tren de engranajes invertido
de la figura, si el engranaje 2 se ha impulsado
180 rpm en el sentido contrario de las
manecillas de reloj, mientras el engranaje 6 se
mantiene estacionario, ¿Cuál es la velocidad y
el sentido de rotación del brazo?
𝐴
P7. Para el tren de engranes planetarios mostrados en
la figura, 𝑵
𝟏
𝟑
𝟒
= 𝟏𝟖𝟎. Si el brazo está
girando a 100 rpm en sentido horario, ¿Cuál será la
velocidad y el sentido de rotación del eje conectado al
engranaje 1?
2
P8. El tren de engranes helicoidales de
doble reducción de la figura se impulsa
mediante un eje a con una velocidad de
900 rpm. Los engranes 2 y 3 tienen un
paso diametral normal de 10 dientes/pulg,
un ángulo de la hélice de 30° y un ángulo
de presión normal de 20°. El segundo par
de engranes del tren, engranes 4 y 5,
presenta un paso diametral normal de 6
dientes/pulg, un ángulo de la hélice de 25°
y un ángulo de
presión normal de 20°. Los números de
dientes son: 𝑵𝟐 = 𝟏𝟒, 𝑵𝟑 = 𝟓𝟒, 𝑵𝟒 =
𝟏𝟔, 𝑵𝟓 = 𝟑𝟔. Determine:
a ) Las direcciones de la fuerza de empuje
que ejerce cada engrane sobre su eje
b ) La velocidad y dirección del eje c
c ) La distancia de los centros entre los
ejes
P9. El eje a de la figura gira a 600 rpm en el sentido que se muestra. Encuentre la
velocidad y el sentido de rotación del eje d
P10. Un engranaje helicoidal tiene un paso diametral normal 8, un ángulo de presión normal
de 20°, 32 dientes, ancho de cara de 3,0 plg y 15° como ángulo de hélice. Calcule el paso
diametral transversal, el diámetro de paso. Si el engranaje gira a 650 rpm y transmite una
potencia de 7,5 hp. Calcule la velocidad de línea de paso, la fuerza tangencial, la fuerza axial
y la fuerza radial. Dibuje isométricamente en un plano 3D como se verían las fuerzas y las
reacciones.
𝑡
𝑡
𝑎
𝑟
P1 1. En la figura se muestra un par de engranes helicoidales de doble reducción. El
piñón 2 es el impulsor y recibe un par de torsión de 𝟏𝟐𝟎𝟎 𝒍𝒃𝒇 ∙ 𝒑𝒖𝒍𝒈 de su eje en el sentido
que se muestra. El piñón 2 tiene un paso diametral normal de 𝟖 𝒅𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆𝒔/𝒑𝒖𝒍𝒈 , 14 dientes y
un ángulo normal de presión de 20° y está cortado a la derecha con un ángulo de la hélice
de 30°. El engrane de acoplamiento 3 del eje b cuenta con 36 dientes. El engrane 4, que es el
P1 4. En la figura se presenta el piñón A y el
engranaje B. El piñón A gira a 2000 rpm, impulsado
directamente por un motor eléctrico. La máquina
impulsada es un ventilador que requiere potencia de
10 hp. Se dan las condiciones siguientes: 𝑵 𝑷
𝑮
𝒅𝒕𝒆𝒔
𝒑𝒍𝒈
𝒚 𝒏𝒊𝒗𝒆𝒍 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒆𝒄𝒊𝒔𝒊ó𝒏
𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒕𝒓𝒂𝒏𝒔𝒎𝒊𝒔𝒊ó𝒏 (𝟕)
Los cojinetes están
montados entre si con
el sistema de engrana-
jes. Calcule el esfuerzo
debido a flexión en el
piñón y en la rueda (emplear factores AGMA).
P15. Se va diseñar un par de engranes para transmitir 15 [kW] de potencia a un gran
moledor de carne en una planta procesadora comercial de carne. El piñón esta fija al eje de
un motor eléctrico que gira 575 rpm. El engranaje debe girar entre 279 y 280 rpm y la
transmisión estará encerrada y será de calidad comercial. Se deben usar engranes con
perfil de involuta de 20° a profundidad completa, pulidos comercialmente (numero de
calidad (5), en el sistema de módulo métrico. La distancia entre centros máxima debe ser
200 mm. Especifiqué el diseño que empleará (emplear factores AGMA).
P16. Alternativa. Plantearse un problema o bien de tornillos sinfín o engranajes cónico.
Punto único Por motivos de tiempo, a manera de fomentar una futura postulación a materias
de auxiliatura, además como una ayuda al momento de ejercer su vida profesional escénico,
se le pide realizar un video de mínimamente 45 minutos explicando un tema sobre cualquier
materia de carrera, en el cual tuvo más dominio hasta este momento de su formación
profesional (materias de su plan académico).
- En el momento de la presentación del video, mostrar los nombres del disertador e indicar
la fecha actual de su defensa y adjuntar el documento original, que elaboro su persona
(obligatoriamente, EN CASO DE NO REFLEJAR EN EL MISMO VIDEO SU NOMBRE Y LA
- Se evaluará dominio del tema (se sugiere emplear o reflejar con gráficos, conceptos y
ecuaciones, menos videos de otros autores, etc.)
- El trabajo se debe enviar mediante un link de YouTube (con la opción de ponerlo visible al
público o poder ocultarlo) al whats app de Inder 725252010