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ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

ELEMENTOS FINITOS

Nombre: Steven Chiluisa RomeroFecha:Lunes 29 de Junio del 2015

Grupo: 1Tema: Anlisis de Fuerzas en Engranes Retos

Ejercicio

Realizar el anlisis tensorial de un Engrane Reto !ue tra"a#a on las siguientes onsideraiones$

%a"la 1& Carater'stias del Engrane ( de Funionamiento

)ngulo de *resi+n 20,

-+dulo ./mmmero de 3ientes 20

3imetro e4terior /mm)ngulo de h6lie 0,

Fator de densidad de 7untos 0&85*otenia 12/*

:eloidad Angular 1500/r7mDesarrollo

3e auerdo a las onsideraiones del e#eriio 7ro7uesto en la %a"la 1; se 7uede utilizar laseuaiones del lulo de engrana#es del li"ro de 3ise+rmula de auerdo alSistema =nternaional$


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Wt=60000H

dn

3onde$

Wt=carga transmitida, kN

H=potencia , kW

dp=dimetro primitivodelengrane,mm

n=velocidad , rpm

dp=mN

m=Mdulo

N=Nmero de Engranes

3e auerdo a los 3atos de la %a"la 1 se tiene$

dp=4 [ mm]20=80 [mm ]

H=12 [HP ]=8.9484 [kW]

Wt=600008.9484

801500[ kN]=1.4241 [ kN]=1424.18[N]

=Wt

WnWn=

Wt

cos

cos

Wn=1424.18 [N]cos (20 )

=1516.45 [N]

Se a7liar una arga normal a la su7er>iie de 1516.45[N] &

Creaci! "e la Geome#r$a % E!&ra!e e! Au#oCAD

'( A"rirAu#oCAD ( rear un arhivo aca"(2& *osteriormente e#eutar en la l'neade omandosAPPLOAD& Cargar el arhivo TrueGear)

!ue sirve 7ara generar automtiamente engranes on di>erentes arater'stias&


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Figura 2& Cargar el arhivo %rue Dear& / Fuente *ro7ia& E#eutar elomandoToo#h ( es7ei>iar las arater'stias del engrana#e !ue se desea rear

de auerdo on la %a"la 1&

Figura & Carateristias del Engrane& /Fuente *ro7ia

Figura .& Resultado de la im7ortai+n& /Fuente *ro7ia

.& @orrar todas las l'neas !ue no orres7ondan al diente del engrane ( a am"as 7artes omo se7uede ver en el Figura otorgar la 7ro7iedad de Spli!e& Seleionar la l'nea ( onvertirla7rimeramente en *olil'nea; mediante Mo"i*+ Objec# Pol+li!e&


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Figura 5& Convertir a *olil'nea& /Fuente *ro7ia5& :olver a seleionar la l'nea ( onvertir de *olil'nea a Spli!e& En 7ro7iedades del o"#eto se

7uede o"servar !ue se ha(a e>etivamente generado una S7line 7ara >ailitar los 7asos7osteriores&

Figura G& Convertir a S7line& /Fuente *ro7ia

,( Hnir am"as l'neas on un aro mediante Dra- Arc S#ar#) Ce!#er) E!"


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Figura 8& Aro de Cirun>erenia& /Fuente *ro7ia

8& -ediante un Arra+ Polar generar el engrana#e om7leto ingresando en la l'nea de omandoel nmero total de dientes&

Figura & Comando Arra( *olar& /Fuente *ro7ia

& Se tra"a#ar niamente on 7arte del engrane; 7or tal motivo !ue se realizaran l'neas !uelimiten el nmero de dientes onsiderados


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Figura 9& Limitaiones del nmero de engranes& /Fuente *ro7ia

9& Con el omando E.plo"eseleionado al o"#eto se desunirn ada diente ( se 7odr "orrarlos dientes no onsiderados 7ara el anlisis&

Figura 10& E47lode ( "orrar el resto del engrane& /Fuente *ro7ia

10& 3i"u#ar la 7arte entral del engrane mediante un irulo; on el omando Trimse 7uede "orrar lasl'neas !ue no se onsideran en el di"u#o&


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Figura 11& Engrane Final& /Fuente *ro7ia

11& Crear una regi+n del engrane limitada 7or todas las l'neas !ue se onsideraran; 7ara ello se de"eseleionar Dra- / 0ou!"ar+( dar un liI dentro de la su7er>iie&

Figura 12& Creai+n de la Regi+n& /Fuente *ro7ia

12& Hna vez reada la regi+n; el omando E.#ru"e7ermite rear el s+lido tridimensionalmentees7ei>iando el tama


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Figura 1& Creai+n del S+lido %ridimensional& /Fuente *ro7ia

1& 3i"u#ar l'neas en la su7er>iie del diente !ue es el lugar donde se a7liara la >uerza&

Figura 1.& Creai+n de la su7er>iie donde se a7liara la arga& /Fuente *ro7ia

1.& El omando Impri!#so"re las l'neas antes di"u#adas 7ermitir !ue >ormen 7arte del o"#eto( sean onsideradas en los 7rogramas de modelai+n&


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15& E47ortar el arhivo on di>erentes e4tensiones omo ?&sat o ?&iges; !ue son e4tensiones!ue reonoen los 7rogramas de modelai+n& *ara !ue la e47ortai+n sea e4itosa; se de"eseleionar la e4tensi+n en E.por#( 7osteriormente seleionar el o"#eto&

Mo"elaci! e! el Pro&rama Au#o"es1 Simula#io!

1& A"rir AutodesI SimulinI !ue onsiste en un 7rograma !ue 7ermitir analizar la 7arte-enia del e#eriio&

2& =m7ortar la geometr'a dando liI en Ope!( seleionando el arhivo on la e4tensi+n

?&sat& Seleionar el ti7o de Anlisis$ S#a#ic S#ress -i#h Li!ear Ma#erial Mo"els(

Figura 15& =m7ortai+n ( ti7o de e#eriio& /Fuente *ro7ia

.& Denerar la -alla en Mesh Ge!era#e Mesh 2D5& Asiganr me#ores arateristias a la malla en 2D Mesh Se##i!&on una >ineza me#or omo

la esogida igual a 55K&

Figura 15& =m7ortai+n ( ti7o de e#eriio& /Fuente *ro7ia

G& En las 7ro7iedades del 3ise


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Figura 1G& Selei+n del -aterial& /Fuente *ro7ia

8& *ara realizar un re>inamiento en la zona o la ara donde se a7lia la arga; en la sei+n deSelec#io! de"en estar seleionados 34r#ices ( Pol+li!e; se enmara on la 7olil'neaalrededores de la su7er>iie a re>inar&

Figura 1G& Selei+n del -aterial& /Fuente *ro7ia

5( So"re los 7untos reador dar un liI dereho ( seleionar A"" / 6e*i!ame!# Poi!#s(


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Figura 18& A7liando un Re>inamiento& /Fuente *ro7ia

9& En la ventana de las 7ro7iedades de Re>inamiento estimar un 6a"io E*ec#i7omenor altama


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Figura 1& Caras de los So7ortes& /Fuente *ro7ia

11& *ara ello so"re las aras seleinoadads se da un liI dereho A"" Sur*ace Ge!eralCo!s#rai!#s!ue 7ermitira mediante Fi4ed >i#arlos omo so7ortes&

Figura 19& So7orte Fi#o& /Fuente *ro7ia


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Figura 20& Re7resentai+n del So7orte Fi#o& /Fuente *ro7ia

12& La a7liai+n de la arga es de la magnitud (a alulada anteioremente; 7ara ello so"re lasu7er>iie de a7liai+n se seleiona A""( Sur*ace Forceon la direi+n normal&

Figura 21& A7liai+n de la Carga& /Fuente *ro7ia


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Figura 22& Re7resentai+n de la A7liai+n de la arga& /Fuente *ro7ia

1& *ara e#eutar la animai+n; se seleiona A!al+sis 6u! Simula#io!(

Figura 2& Run Simulation& /Fuente *ro7ia

6esul#a"os

3es7lazamiento


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Es>uerzos de :on mises


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Elasti Strain

Mo"elaci! e! el Pro&rama A!s+s

1& A"rir A!s+s 8or1be!ch&


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2& *ara iniiar la onstrui+n del modelo se re!uiere argar los m+dulos Engineering 3ata?-aterial; Deometr( ?Deometr'a ( Statial Strutural ?-odelo en la es!uemtia de7ro"lema; 7ero se uni>iaran en uno solo$ S#a#ical S#ruc#ural&

Figura 2& %i7o de E#eriio& /Fuente *ro7ia

& =m7ortar la geometr'a en Deometr(; argar el doumento on la e4tensi+n ?&iges& CliI3ereho en Geome#r+; seleionamos Impor# Geome#r+; 7osteriormente 0ro-se7ara"usar el arhivo&

Figura 2.& =m7ortai+n de Deometr'a& /Fuente *ro7ia.& A"rir -odel 7ara detallar la 7arte menia del -odelo es deir argas; mallas (

ondiiones de ontorno; et&

Figura 25& =ngreso a -odel& /Fuente *ro7ia

5& Filtrar 7or aras ( seleionar las in>eriores !ue servirn omo su7er>iies >i#as sindes7lazamiento& *ara ello se seleiona Suppor# / Fi.e" Suppor#


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Figura 2G& =m7ortai+n de Deometr'a& /Fuente *ro7ia

G& *ara a7liar la arga de igual manera se >iltra 7or su7er>iie ( se seleiona la 7e!ue


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Figura 2& A7liai+n de la Carga& /Fuente *ro7ia

& Coloar un ti7o de malla retangular mediante Mesh I!ser# Me#ho"( a7liarla a todo elo"#eto&

Figura 29& -alla Retangular& /Fuente *ro7ia

9& A7liar un @od( Sizing a todo el o"#eto mediante -esh =nsert Sizing ( dar un valoroherente on res7eto a la dimensiones del o"#eto&


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Figura 0& Element Sizing& /Fuente *ro7ia

10& A7liar un re>inamiento a las aras donde se a7lian la arga mediante Mesh I!ser#6e*i!ame!#&

Figura 1& Re>inamiento& /Fuente *ro7ia


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11& Denerar la malla >inal enMesh % Ge!era#e Mesh(12& Resolver el e#eriio mediante Sol7e( oloar las soluiones !ue se desee&

Figura 2& -alla Final& /Fuente *ro7ia

6esul#a"os

De*ormacio!es To#ales

Es*uer9os "e 3o! Mises


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Es*uer9os Cor#a!#es

Es*uer9os Normales

Elas#ic S#rai!


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Fac#or "e Se&uri"a"

6esume! "e 6esul#a"os

AutodesI Ans(s Error 3e>ormai+n %otal

/mm0;00258G

90;002G2

;.G.55

Es>& :on -ises

/-7a51;1822 89;G99

5;89181

Elasti Stain/mmMmm

0;000 0;000. 18;5

Es>& Cortantes/-*a N 5;G19 NEs>& ormales -4

( -in& /-7aN

1.;.N

N10.;82

Clculo "e Fac#ores "e Se&uri"a":


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6ecome!"acio!es

Analizar li"ros e4tras so"re engranes retos 7ara entender de me#or manera la a7liai+n de lasargas en estos engranes&

Analizar la onvergenia de la solui+n 7ara determinar la >ineza de la malla a onsiderar; teniendoen uenta el osto om7utaional

Realizar un re>inado en las zonas ms r'tias de detalle&

0iblio&ra*$a

@ud(nas; R&; Beith; J& ?200&Diseo en Ingeniera Mecnica de Shigley?:ol& va& Edii+n&-64io$ - DraO ill&

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