Material Didctico de Simulacin en SolidWorks

En este manual se describe el procedimiento para realizar simulaciones de cargas, esfuerzos y deformaciones de materiales, as como la simulacin de elementos mecnicos.

Prctica 1: Concentracin de esfuerzosIntroduccin.CONCENTRADORES DE ESFUERZOSQu es un concentrador de esfuerzos?En la prctica del diseo de mquinas, es muy comn encontrar piezas en las cuales se practican muescas, chaveteros, agujeros, cambios de seccin, ranuras, etc., que hacen que dichas piezas sean ms funcionales. La figura muestra algunas entallas utilizadas para posicionar, fijar, acoplar o transmitir movimiento, entre otras funciones. Las entallas son llamadas tambin discontinuidades, ya que producen cambios en la seccin transversal del elemento. Las discontinuidades en las piezas que soportan esfuerzos tienen la desventaja de generar un aumento de stos en sus cercanas. Debido a esto, la presencia de entallas tiende a aumentar los tamaos, las masas y los costos de las piezas que se disean.

Concentrador de esfuerzosSe define un concentrador de esfuerzos como cualquier discontinuidad en la seccin transversal de una pieza que provoca un aumento de los esfuerzos en las cercanias a dicha discontinuidad

Con base en los esfuerzos Smax y So, se define el coeficiente terico de concentracin de esfuerzos se tiene como como:

El valor de Kt depende del tipo de concentrador de esfuerzos, del tipo de carga aplicada y de la geometra de la pieza, y puede determinarse mediante el Mtodo de Elementos Finitos (FEM), usando un programa computacional(SOLID WORKS), o mediante mtodos experimentales como el mtodo fotoelastico.

Desarrollo

Utilizar el software SolidWorks para simular la concentracin de esfuerzos que pueden recibir diferentes figuras geomtricas.

Paso 1: Realizar un croquis como se muestra en la figura, el origen tiene que quedar en el centro del cuadrado.

Paso 2: utilizar la operacin extruir a 15mm como se muestra en la figura

Paso 3: Para realizar un estudio de simulacin a la pieza, primero se tiene que activar los complementos solidworks simulation como se muestra en la siguiente figura.

Despus se tiene que realizar la simulacin desde simulation->Estudio, como se muestra la figura

Despus se tiene que seleccionar el tipo de estudio, en este caso es un estudio esttico

Paso 4: para realizar el estudio, primero se tiene que escoger el material, segundo se tiene que aplicar la sujecin, tercero la fuerza, cuarto se tiene que aplicar la malla y por ltimo se ejecuta la simulacin

Para seleccionar el material se le tiene que dar click derecho en pieza y despus se tiene que entrar en Aplicar/editar material, tal como se muestra en las siguientes figuras.

Aparecer una ventana como se muestra en la siguiente figura, en esta ventana se puede seleccionar el tipo de material, en este caso escogemos la opcin predeterminada que es acero aleado y despus se le da aplicar y por ultimo cerrar

Despus se tiene que aplicar la sujeciones, primero se tiene que presionar click derecho y despus se tiene que seleccionar la cara donde va estar sujeta la pieza

Despus se tiene que aplicar la fuerza primero se presiona click derecho en cargas externas y despus se selecciona fuerza,

Para aplicar la fuerza se tiene que seleccionar la cara donde y despus se tiene que poner la magnitud, como en este caso es una fuerza de tensin, active la casilla invertir direccin tal y como se muestra la figura

La fuerza es 10000N de tensin

Por ltimo se tiene que crear una malla para realizar el anlisis. Se tiene que dar click derecho en malla y despus crear malla, se le dejan las opciones predeterminadas y simplemente aceptamos.

Para realizar la simulacin se tiene que ejecutar en la opciones de las pestaa de simulacin como se muestra en la figura

Al ejecutar la simulacin aparecer la siguiente imagen

Se pueden obtener resultados de los esfuerzos, presionndole click derecho en tensiones, y se tiene que activar las opciones de leyenda mxima y mnima, como se muestra en la figura

Para ver en donde empiezan los esfuerzos se tiene que activar la opcin Percepcin del diseo como se muestra la siguiente figura

1) Con la pieza anterior realizar anlisis de esfuerzos con una fuerza de 10KN, cuando el crculo del centro sea 10mm, 30mm, 50mm, 70mm, 80mm, si tiene que anotar los esfuerzos mximos y en donde se concentran

2) Realizar la siguiente pieza y realizar un anlisis de esfuerzo cuando el dimetro pequeo sea 5mm y 10 mm se tiene que anotar los esfuerzos mximos y en donde se concentran

3) Hacer la siguiente pieza y realizar un anlisis de esfuerzo con una fuerza de 3000 lbf, cuando la altura pequea sea 1.5in y 2.5in se tiene que anotar los esfuerzos mximos y en donde se concentran Dibujo en pulgadas a una extrusin de .25 in

4) Hacer la siguiente pieza y realizar un anlisis de esfuerzo con una fuerza de 10kN, cuando la altura sea 50mm y 30mm se tiene que anotar los esfuerzos mximos y en donde se concentran Dibujo en milmetros a una extrusin de 15mm

Prcticas 2: Teoras de fallos

Introduccin El diseo de piezas sometidas a cargas estticas simples (axial, flexin, torsin o cortante directo) consiste en comparar el esfuerzo mximo que soporta la pieza con el esfuerzo que produce la falla en dicha pieza; es decir, la resistencia de fluencia o el esfuerzo ltimo, en traccin, compresin o cortante. Esta comparacin es posible debido a que se dispone de tablas de propiedades de materiales y catlogos de fabricantes, los cuales suministran valores tpicos (mnimos, promedios, etc.) de las resistencias de los materiales, obtenidas al someter probetas normalizadas a pruebas de traccin, compresin y torsin. Para determinar que tanto resiste un determinado material sometido a esfuerzos combinados, podra adoptarse el mismo procedimiento; es decir, ejecutar ensayos de resistencia.

TEORAS DE FALLA ESTTICAEn esta seccin se estudian algunas teoras de falla esttica. Algunas de ellas son utilizadas en la prctica, ya que representan satisfactoriamente algunos datos experimentales, mientras que otras se presentan solo por inters histrico o pedaggico

Teora del Esfuerzo Cortante Mximo (TECM)La Teora del Esfuerzo Cortante Mximo (TECM) fue propuesta por primera vez por Coulomb y despus fue descrita por Tresca en 1864[1]. A veces se usa el nombre Tresca para referirse a esta teora. La teora del esfuerzo cortante mximo establece que la falla suele ocurrir cuando el esfuerzo cortante mximo del cuerpo,max, excede el valor del esfuerzo cortante mximo en una probeta de ensayo sometida a traccin, cuando el esfuerzo normal mximo es igual a la resistencia Sy (o Su). Teora de la energa de distorsin (teora de von Mises-Hencky)Como se dijo anteriormente, los resultados de la teora de la energa de distorsin coinciden con los de la Teora del Esfuerzo Cortante Octadrico (TECO). Los resultados de estas teoras son los preferidos en el diseo de materiales dctiles ya que concuerdan mejor con los datos experimentales. A la teora de la energa de distorsin se le conoce tambin como teora de von Mises Hencky

Como se ha dicho, el deslizamiento de los tomos dentro de la estructura de un material dctil se debe a los esfuerzos cortantes, los cuales van acompaados de una distorsin en la forma del elemento (recurdese que mientras que los esfuerzos normales alargan o acortan un elemento, los cortantes lo deforman angularmente, es decir, lo distorsionan). Para deformar una pieza es necesario efectuar un trabajo, el cual se almacena en esta en forma de energa; la energa almacenada debido a la distorsin de una pieza esta relacionada con la magnitud del esfuerzo cortante presente

Desarrollo Utilizar el software SolidWorks para simular las teoras de fallos estticas para materiales dctiles.Pieza 1

Paso 1: Realizar el siguiente croquis, el origen tiene que quedar en el centro de la pieza, despus se tiene que extruir a 13 mm

Paso 2: crear un croquis en las crculos por debajo de la pieza, crear crculos iguales y concntricos como se muestra en la figura, despus se tiene que extruir a 10 mm

Paso 3: crear un croquis en el crculo del medio por la parte de arriba de la pieza, crear un circulo igual y concntrico como se muestra en la figura. Realizar un extrusin de 20 mm

Paso 4: crear un croquis en el circulo del medio por la parte de arriba de la pieza, crear un circulo de 28 mm despus realizar un corte a una profundidad de 20 mm

Paso 5: crear un corte en el centro de la pieza con un dimetro de 17 mm el corte es por todo.

Paso 6: crear un corte en los crculos laterales con un dimetro de 15mm el corte es por todo

Paso 7: crear un croquis en el plano que divida la pieza, realizar el croquis como se muestra en la siguiente figura

Despus de se tiene que hacer un nervio como se muestra en la siguiente figura

Paso 8: crear una matriz circular copiando el nervio, como se muestra en la figura

En la pieza creada realizar una simulacin con las siguientes caractersticas: Material de la pieza es acero aleado. Sujecin en los crculos inferiores. La fuerza es de compresin de 10000N en el crculo superior del centro.

Realizar la simulacin de la pieza favor de anotar el lmite elstico del material y el esfuerzo mximo de la pieza como su ubicacin.Para realizar un estudio de fallas se le tiene que dar click derecho en la carpeta de resultados se mostraran diferentes tipos de estudios, en este caso seleccionar DEFINIR TRAZADO DE FACTOR DE SEGURIDAD.

Se tiene que configurar el estudio de fallos, el primer paso es seleccionar el tipo de estudio en este caso seleccionamos Tensin de von Mises Mx ( teora de energa de distorsin mxima) le damos siguiente en la flecha superior derecha

El siguiente paso es seleccionar el limite elstico o el esfuerzo ultimo del material el cual ser analizado, en este caso seleccionamos el limite elstico y le damos siguiente en la flecha superior derecha

El siguiente paso es seleccionar el factor de seguridad de la pieza y el tipo de anlisis, en este caso seleccionamos reas por debajo del factor de seguridad con un factor de seguridad de 1

1.- Favor de observar y buscar las zonas crticas de la pieza, anotar sus observaciones 2.- Cambiar el factor de seguridad a 2, simular y anotar sus observaciones.3.- Desactivar el nervio y realizar la simulacin con un factor de 1 y anotar sus observaciones

Pieza 2.Realizar la siguiente pieza, con un croquis y una operacin de extruir a 10mm con laminado a un espesor de 2mm

Realizar un corte como se muestra en la figura

En la pieza creada realizar una simulacin con las siguientes caractersticas: Material de la pieza es aleacin de aluminio 1060 Sujecin en los crculos laterales La fuerza es de compresin de 10N como se muestra en la figura

1. Anotar el limite elstico del material as como el esfuerzo mximo de la pieza2. Realizar un estudio de falla de Von Mises con un factor de seguridad de uno (anotar los resultados)3. Realizar un rediseo de la pieza de tal forma que disminuya la falla

Prctica 3: Tornillo y TuercaIntroduccin.Los tornillos son elementos que tienen filetes enrollados en forma de hlice sobre una superficie cilndrica y son unos de los elementos ms utilizados en las mquinas.Los tornillos de unin son los que sirven para unir o asegurar dos o ms partes estructurales o de maquinaria, como es el caso de los tornillos, pernos, esprragos y tornillos prisioneros o de fijacin. Los tornillos de potencia son aquellos destinados a la transmisin de potencia y movimiento; Los tornillos se usan en estructuras, mquinas herramientas, vehculos, prensas y elementos de elevacin, entre otros. En muchos casos, los tornillos estn sometidos a cargas variables combinadas, por lo que debe aplicarse una teora de falla por fatiga.Mtodos de UninLos mtodos de unin pueden ser permanentes, como la unin mediante remaches, soldadura y pegantes, o semipermanentes o desmontables, como los tornillos de unin (tornillos, prisioneros o tornillos de fijacin, pernos y esprragos), chavetas y pasadores. En los mtodos de unin semipermanentes, el elemento que une puede montarse y desmontarse fcil y repetidamente, sin necesidad de destruirlo. Los tornillos y pernos de unin son mtodos semipermanentes.Mtodos Permanentes

Aplicaciones de los pernos y tornillosEn algunos casos los tornillos y pernos tienden a ser reemplazados por otros mtodos de unin que proporcionan mayor facilidad de manufactura y ensamble. Los tornillos se utilizan en la fijacin de motores, bombas hidrulicas, tramos de tuberas, tapas en tanques, bastidores de mquinas, estructuras, chumaceras, piones, poleas, tapones de tubera de calderas, etc.

Formas, dimensiones y caractersticas de las roscas estndarLas roscas de los tornillos son hlices que permiten el desplazamiento longitudinal de un tornillo, cuando ste es girado. Las roscas pueden ser externas, como en el caso de un tornillo, o internas como en las tuercas y piezas con agujeros roscados. Hay dos tipos de roscas normalizadas para tornillos de unin.Una rosca est constituida por hilos o filetes que se enrollan en forma de hlice. El paso, p, de la rosca es la distancia entre hilos adyacentes. El nmero de hilos por pulgada, Nh, es el nmero de filetes o pasos que hay contenidos en una longitud igual a una pulgada.El ngulo entre los flancos de los filetes es de 60. Las races y crestas de los filetes son planas, con el fin de reducir la concentracin de esfuerzos que generaran las esquinas agudas; las normas permiten que las crestas y races sean redondeadas.Mientras que si la rosca es mltiple, el avance es igual al nmero de entradas multiplicado por el paso. La ventaja de una rosca de varias entradas es que el montaje y desmontaje son ms rpidos, pero tiene la gran desventaja de que se afloja mucho ms fcilmente.Series de roscas estndar.Roscas bastas. Se designan como UNC (Unificada Nacional Ordinaria). Estas roscas son de paso grande y se usan en aplicaciones ordinarias, en las cuales se requiera un montaje y desmontaje fcil o frecuente. Tambin se usan en roscas de materiales blandos y frgiles.Roscas finas. UNF (Unificada Nacional Fina). Estas roscas son adecuadas cuando existe vibracin, por ejemplo, en automviles y aeronaves, ya que al tener menor paso3 poseen un menor ngulo de la hlice.Roscas extrafinas: UNFE (Unificada Nacional Extrafina). Comparadas con las roscas bastas y finas, stas tienen unos pasos muy pequeos. Son particularmente tiles en equipos aeronuticos.

Como un tornillo no tiene seccin uniforme, debe encontrarse un rea equivalente para calcular el esfuerzo debido a una carga de traccin; esta rea se denomina rea de esfuerzo a traccin, At, y est dada por:

AjustesCon el fin de obtener diferentes ajustes para las diferentes aplicaciones, las normas UNS e ISO contemplan diferentes tolerancias para las roscas.1A, 1B. Los ajustes clase 1 se obtienen cuando las tolerancias son grandes. Se utilizan para reducir los costos en aplicaciones domsticas, donde no se requiera precisin.2A, 2B. Las tolerancias de estos ajustes son ms pequeas, lo que permite obtener una mejor precisin.3A, 3B. El ajuste clase 3 es un ajuste fino de juego nulo. Se utilizan slo para cumplir requisitos de exactitud.Resistencia de los pernosEl diseo de pernos se basa en la resistencia lmite a la traccin, Sp, que es el mximo esfuerzo que puede soportar el perno sin experimentar deformacin permanente.Anlisis elstico de tornillos de uninLa funcin de un perno es la de unir dos o ms piezas. En esta seccin se analizarn las deformaciones, cargas y ecuaciones que rigen la unin de piezas mediante pernos.

Desarrollo.

Prctica 4: Ensambles con tornillos y tuercas

PASO 1: crear la pieza base La pieza es hueca con 2 mm de espesor.

PASO 2: crear la pieza tapa tambin hueca y del mismo espesor.

Al igual que antes, emplear la opcin matriz para los taladros, y la opcin de equidistancia a 2 mm. para obtener el croquis del resalte directamente a partir del contorno exterior.

PASO 3: Crear el documento de ensamblaje e insertar las piezas.1. Guardar las piezas que se han creado y abrir un archivo nuevo de ensamblaje.

2. Para insertar las piezas en el archivo, se puede hacer directamente haciendo clic en el botn de insertar componente de la barra de herramientas ensamblaje , o mediante el men Insertar>Componente>Desde archivo e indicando la ruta del archivo adecuada. Insertar en primer lugar la base y situarla sobre el origen de coordenadas.

La primera pieza insertada queda fija, las siguientes se encuentran flotantes, a la espera de establecer las relaciones de posicin con respecto a la fija que la siten completamente

3. De la misma manera insertar la pieza tapa en un lugar alejado de la base para que no se superpongan las geometras

PASO 4: Establecer las relaciones de posicin entre los elementos.1. Establecer la relacin de coincidente entre la cara superior de la base y la del resalte de la tapa

Comprobar qu ocurre cuando se pulsa el botn de cambio de alineacin. La tapa se gira para alternar entre las dos posibilidades que existen para hacer coincidentes los planos.

2. De nuevo establecer ms relaciones de posicin, de coincidencia entre las caras exteriores del resalte de la tapa y las caras interiores de la base hasta que la tapa quede tambin totalmente definida.

PASO 5: Insertar unos tornillos en los taladros que tienen tanto la tapa como la base y sustuercas correspondientes

Seleccionaremos la norma DIN, pernos y tornillos, pernos y tornillos hexagonales, Tornillo hexagonal de calidad AB. El siguiente paso es situarlo en el ensamblaje. Daros cuenta de que es posible indicarle ya directamente el taladro donde lo quiero situar, con lo que el tornillo ya se posiciona correctamente de forma automtica y el programa genera automticamente las relaciones de posicin. En las propiedades indicaremos mtrica 4 y longitud 35 milmetros. Longitud de rosca de 14 mm

Otra forma es insertar el tornillo en una posicin cualquiera y establecer las relaciones de posicin necesarias manualmente. Concentricidad entre el cilindro base del tornillo y la cara interior del taladro en la tapa, coincidencia entre la cara inferior del tornillo y la cara superior de la tapa, como se indica en las dos figuras siguientes.

Seleccionar ahora las tuercas que se van a insertar. Buscar en norma DIN, tuercas, tuercas hexagonales, y ahora se escoge el tipo de tuerca, por ejemplo tuerca delgada y achaflanada (EN 24035), se inserta en la posicin adecuada y se selecciona con una mtrica de 4 milmetros, para que acople perfectamente con los taladros y los tornillos.

Si no se ha insertado directamente, deben indicarse al ordenador las relaciones de posicin correspondientes, igual que antes concentricidad y coincidencia de caras ; como se indica en la siguiente figura

Realizar los siguiente:1. Hacer la vista de explosin del ensamblaje 2. Hacer el video de ensamblaje.

PRCTICA 5 Uso de herramientas de taladrado y Smart Fasteners (segunda parte)Objetivo: Crear un ensamblaje con tornillos utilizando la herramienta asistente para taladro y Smart Fasteners

Realizar la estructura En las siguientes imgenes se puede observar el diagrama de la pieza de sujecin

Paso 1: realizar un croquis como se muestra en la figura, despues realizar una simetria , por ltimo extruir a 4mm

Paso 2: Crear un plano a una distancia de 20mm respecto al centro

Paso 3: realizar un croquis en el nuevo plano, como se muestra en la figura, por ltimo se hace una extrusin de 4mm

Paso 4: crear un plano de tres puntos como se muestra en la figura

Paso 5: Hacer un croquis en el plano que se acaba de crear como se muestra en la figura y realizar una extrusin de 4mm

Paso 6: realizar una simetra tal como se muestra en la figura.

Paso 7: realizar otra simetria pero en esta caso se esta copiando la mitad de la pieza .

Paso 8: Realizar los cortes utilizando la herramienta Asistente para taladro.Para utilizar el Asistente de taladro primero se tiene que seleccionar el tipo de broca y despus se tiene que indicar las posiciones donde se realizar el taladrado.En este caso seleccionamos la broca M10 con una profundidad de 20 mm Despus se selecciona los puntos donde se realizar el taladrado, seleccionar los centros de los crculos de las esquinas, como se muestra la figura.

Al finalizar se tiene que guardar la pieza con el nombre de estructura.

Crear la base Crear un croquis como se muestra en la figura, realizar una extrusin de 30 mm, guardarlo con el nombre de base.

Realizar el ensamblaje

Crear una relacin de coincidente entre las caras, como se muestra en la figura

Como se puede observar no se crearon los taladrados de la base para hacer el ensamblaje, pero se puede montar la estructura utilizando la herramienta Serie de taladro

En esta herramienta se pueden crear taladrados nuevos o se puede utilizar taladrados de otras piezas.

Como se cre un taladrado en la pieza que se va montar, se puede utilizar este taladrado para proyectarlo en la base, de esta manera creando los cortes.

Como se puede observar, se crearon los taladrados en la zona que se ubic la estructura.Nota : si no se agregaron relaciones para la orientacin de la estructura, esta se podr mover a cualquier otro punto de manera manual

Despus de realizar los taladrados, se pueden agregar los tornillos y las tuercas de manera manual usando las libreras de toolbox, pero existe una herramienta llamada Smart Fasteners que te agrega de manera automtica los tornillos, pernos y guasas. Para usar esta herramienta primero se tiene que seleccionar los taladrados, o se le puede dar click llenar todo tomando todos los taladrados de manera automtica Como se puede ver en la figura al principio se agregaron unos tornillos predeterminados.

Para cambiar el tornillo en la leyenda cierre se puede seleccionar el tipo de tornillo y tambin se puede activar las casillas ajustar el dimetro automticamente, actualizar longitud automticamente, estas casillas son de gran utilidad ya que te toma un tornillo a la medida de la sujecin.

Para cambiar de tornillo, se le tiene que dar click derecho en la casilla mostrada en la imagen y seleccionamos cambiar tipo de cierre.

Cambiar el tornillo a Mtrico AnsiPernos y Tornillos Cabeza hexagonal Despus en el plano inferior se puede seleccionar la guasa y la tuerca.

Primero seleccionamos una guasa Plain Washers Regular, y despus la tuerca Hex Nuts Style 1

Para finalizar aceptamos y la pieza ya qued ensamblado con los tornillos tuercas y guasas como se muestra en la figura.

Prctica 6: soldaduraEn esta prctica se crear una estructura con las operaciones de soldadura en SolidWorks, como se puede observar en la siguiente figura.

Paso 1:Crear un croquis 3D como se muestra en las siguientes figuras.

Paso 2: Crear los miembros de la estructuraPulse Miembro estructural desde la barra de herramientas Piezas Soldadas o desde Men de Persiana Insertar, Piezas Soldadas, Miembro Estructural y seleccione las lneas que conforman los segmentos del trayecto. A continuacin Indique ISO, Tubo Cuadrado de tamao 40x40x4 y definir los extremos a inglete. Pulse Aceptar

Vuelva a seleccionar la operacin Miembro Estructural y repita el proceso para el segmento intermedio pero en un perfil de Tubo cuadrado Iso de Tamao 30X30X6 Pulse aceptar

Paso 3: Recortar MiembrosObserve como el Miembro Estructural creado penetra dentro del primer Miembro produciendo una interseccin entre ambos. Para eliminar la interseccin , pulse Recortar/Extender desde la Barra de herramientas Piezas Soldadas o desde el Men de Persiana. Seleccione el Miembro Estructural2 como Solido a Recortar y el Miembro estructural 1 como Lmite de Recorte . Active Vista preliminar para visualizar el corte.

Paso 4: Insertar cordones de soldadura Para insertar los Cordones de soldadura, pulse Cordn de Redondeo desde la barrera de Herramientas Piezas Soldadas o desde el men de persiana. Seleccione el conjunto de caras 1 y el Conjunto de Caras2 que deban compartir las aristas donde desee ubicar el Cordn de soldadura. Defina un cordn tipo longitud completa y tamao 5 mm. Active propagacin tangente para propagar la creacin del cordn entre las caras tangentes seleccionadas. Pulse aceptar

Paso 5: Repita el proceso desde el paso 2 en el otro extremo de la estructura Paso 6: Crear los miembros para unin de la estructura Pulse Miembro Estructural y seleccione Tubera de Tamao 21.3x2.3. Pulse Aceptar Recorte los extremos y cree un Cordn de Soldadura de 3mm

Paso 7: Crear nervios soldadas.Para crear nervios, pulse Cartela desde la Barra de Herramientas o desde el men de persiana. Seleccione el Pefil Triangular y las Distancias D1 y D2 de 75mm. Espesor 5mm. El nervio tiene que quedar en el centro.

Paso 8: Crear el Cordn de Redondeo en ambos lados del nervio de Longitud Completa y tamao 3mm

Paso 9: Repetir el nervio y soldadura en cada esquina faltantes de la estructura.

Prctica 7: Simulacin de tornillos y soldaduraEn esta prctica el alumno generar simulaciones de cargas estticas en las uniones con tornillos y en las uniones con soldadura.Simulacin en uniones de tornillos

Paso 1: Crear una pieza como se muestra en la siguiente figuraEl taladrado es M10 con ajuste normal

Paso 2: Crear un ensamblaje como se muestra llamando dos veces la misma pieza.

Utilizar la herramienta Smart fasteners, agregando tornillo, guasa y tuerca

Paso 3: crear la simulacin.Para crear la simulacin de uniones por tornillos se puede generar junto con los tornillos usando las herramientas de toolbox, pero al momento de generar la simulacin este tardara mucho en procesarlo, por esta razn solamente vamos a utilizar los tornillos por toolbox para representar la unin.En solidworks Simulation se puede configurar el tipo de conector del ensamblaje, este conector simula un tornillo que conecta dos o ms componentes mediante la seleccin de las aristas circulares del taladro y las de la tuerca. En el caso de crear un conector de tornillo estndar o refrendado con tuerca. El empleo de Conectores tipo Tornillo Tambin permite determinar el comportamiento final del ensamblaje y ver las tensiones sufridas por cada uno de ellos sin tener que dibujarlos ni editar las condiciones de contacto con los elementos vecinos.1.- primero se tiene que desactivar los tornillos que se agregaron con la herramienta Smart Fasteners , para desactivarlo se le tiene que dar click derecho en Smart Fasteners y suprimir2.- Despus se tiene que crear una simulacin de cargas estticas.3.- Seleccionar acero aleado como material de las partes a unir.4.-Se tiene que cambiar el tipo de unin de las partes a unir, por default Solidworks Simulation agrega una unin rgida en los ensamblajes, tenemos que cambiar este tipo de unin a contacto sin penetracin como se muestra en las figuras.

5.-Despues se tiene que agregar la unin por tornillo como dndole click derecho en conexiones y despus perno 6.- Aparecer una ventana de configuraciones como se muestra en la figura, en esta ventana se tiene que configurar el tipo de tornillo, seleccionar las partes a unir, seleccionar el tipo de material de los tornillos y por ultimo asignar la precarga ya sea Axial o de Torque.

Primero seleccionamos la arista donde empieza el tornillo y despus la arista donde est la tuerca, las dimensiones del tornillo es de 10 mm y 15 mm en la cabeza del tornillo. El material es de acero aleado. La precarga es Axial 1000N

7.- Realizar las operaciones anteriores en todos los tornillos.8.- Agregar una geometra fija por debajo de la pieza a unir y una fuerza de tensin de 5000N como se muestra en la figura.

9.- Generar una malla y realizar la simulacin.

10.- para ver los resultados de tensiones de los tornillos, se le da click derecho en la carpeta de resultados y despus se le da click lista de fuerzas de pasador/perno/rodamiento

Favor de anotar el esfuerzo mximo de las partes a unir y las fuerzas en los tornillos

Practica 8: Nomenclatura de los engranes

Para calcular la mayora de los trminos de la figura existen la siguiente formulas:D = m* ND = Circunferencia primitivam = moduloN = nmero de dientesPC = ( * D) / NPC =Paso circunferencialD = Circunferencia primitivaDe = D 2*m o De = m*(N + 2)De = circunferencia de la cabeza o dimetro externoEspesor = 0.5 * PCDi = De 2hDi = Circulo del pie o dimetro internoh = altura total del dienteh = 2.167*mfilet mnimo = espesor / 6filet mximo = m * 0.3

DIBUJO DE ENGRANES CILINDRICOSProcedimiento para dibujar un engrane de 36 dientes con modulo 3 y ngulo de presin de 20

1. Calcular Dimetro primitivoD = m*ND = 3 * 36D = 108mm

2. Calcular Dimetro externoDe = D + 2mDe = 108 + 2(3)De = 114mm

3. Calcular altura del dienteh = 2.167*(3)h = 6.501mm

4. Calcular Dimetro internoDi = De 2hDi = 114 2(6.501)Di = 100.9mm

5. Calcular el paso circunferencialPc = ( * D) / NPc = ( * 108) / 36Pc = 9.42mm

6. Calcular el espesor del dienteEspesor = 0.5 * PcEspesor = 0.5 * 9.42Espesor = 4.71mm

7.calcular el filetFilet = 4.71mm / 6Filet =0.785mm.

Dibujo del engrane en SolidWokrs

1.- Primero se dibuja el circulo interno del engrane la extrusin es de 10mm

2.- Se crea otro croquis dibujando los crculos primitivo, externo e interno con sus respectivos dimetros tomando como centro un mismo punto

3.- Se dibuja la lnea de presin con ngulo de 20o tomando como primer punto el cuadrante superior del circulo primitivo, como se indica en la figura.

4.- Desde el punto que se dibujo la lnea anterior se toma como centro para dibujar un crculo que tiene por radio el resultado obtenido en el espesor

4.- Tomando como centro los centros de los crculos dibujamos un circulo que sea tangente a la lnea de 20como se muestra en la siguiente figura.

5.- Desde el centro del circulo dibujado en el paso 4 se dibuja otro circulo que tiene como radio el resultado de dividir el Dimetro primitivo entre 8, es decir: 108/8= 13.5mm

6.- El circulo dibujado anteriormente se lo debe copiar como se indica a continuacin y este formara un diente del engrane

7.- Ya borradas se obtendr algo como lo siguiente

8.- Ahora se proceder a borrar con la herramienta recortar lo que sobra del dibujo

9. Lo nico que resta es redondear el pie del diente con la herramienta Redondeo, el valor que debemos dar de radio es el obtenido en los clculos previos, es decir:Filet = 4.71mm / 6Filet =0.785mm

10. se crea una matriz circular de 36 copiando el diente y el redondeo

Prctica 9: Transmisin

Introduccin.

EngranajesPermite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes, pudiendo modificar las caractersticas de velocidad y sentido de giro. Los ejes pueden ser paralelos, coincidentes o cruzados.Este mecanismo se emplea como reductor de velocidad en la industria (mquinas herramientas, robtica, gras...), en la mayora de los electrodomsticos (vdeos, cassetes, tocadiscos, programadores de lavadora, mquinas de coser, batidoras, exprimidores...), en automocin (cajas de cambio de marchas, cuentakilmetros, regulacin de inclinacin de los asientos...), etc.El sistema de engranajes es similar al deruedas de friccin. La diferencia estriba en que latransmisin simple por engranajesconsta de una rueda motriz con dientes en su periferia exterior, que engrana sobre otra similar, lo que evita el deslizamiento entre las ruedas. Al engranaje de mayor tamao se le denominarueday al de menorpin.

A diferencia de los sistemas decorrea-poleaycadena-pin, este no necesita ningn operador (cadena o correa) que sirva de enlace entre las dos ruedas .Los dientes de los engranajes son diseados para permitir la rotacin uniforme (sin saltos) del eje conducido.Sentido de giroEste sistema de transmisin (como el deruedas de friccin) invierte el sentido de giro de dos ejes contiguos, cosa que podemos solucionar fcilmente introduciendo unarueda locaoengranaje locoque gira en un eje intermedio.

Relacin de velocidadesLas velocidades de entrada (eje conductor) y salida (eje conducido) estn inversamente relacionadas con el nmero de dientes de las ruedas a las que estn conectados (igual que en la transmisin por cadena-pin) cumplindose que:N1Z1 = N2Z2Con lo que la velocidad del eje conducido ser:N2=N1(Z1/Z2)donde:N1Velocidad de giro del eje conductorN2Velocidad de giro del eje conducidoZ1Nmero de dientes de la ruedaZ2Nmero de dientes del pin

La relacin de transmisin del sistema es:

Desarrollo.El objetivo de esta prctica, es generar una transmisin de engranes, con una relacin de 1:100, donde el motor (engrane principal) inicie con una We= 100 rpm y el ultimo engrane tenga solamente Ws= 1 rpm. Para lograr esto, se requiere disear una transmisin adecuada tomando en cuenta el nmero de engrandes y la cantidad de dientes que tiene cada uno.

En este diseo realizaremos una transmisin de 3 etapas, por ejemplo como queremos una transmisin de 100, las relaciones de las 3 etapas puede quedar de la siguiente manera 5X5X4.

Relacin NeNs

51050

51050

41040

N1=10 N2=50 N3=10 N4=50 N5=10 N6=40

Segn la tabla anterior la transmisin quedara de la siguiente manera.

Para poder llevar a cabo el ensamble de los engranes, y generar una transmisin se requiere de una base esttica para sostenerlos. Para el diseo de dicha base hay que calcular las distancias de separacin de cada uno de los pilares que sostendr al engrane. Para ello, hay que calcular el dimetro segn el nmero de dientes y el modulo.

Clculos

N= 10(5) = 50 mmN= 40(5) = 200 mmN= 50(5) = 250 mm

Base de transmisin

250 mm 200 mm 50mm

Utilizando la herramienta de TOOLBOX se obtuvieron los engranes, generados en las opciones Mtrico Ansi Transmisin de potencia Engranajes Engranaje recto.

En total se introdujeron al ensamble 6 engranes, algunos de la misma cantidad de dientes y otros diferentes, de tal forma que se cumpliera con los clculos anteriormente realizado, con la finalidad de poder observar la transmisin sin ningn obstculo

A continuacin se muestran las piezas que fueron llamadas para formas el ensamble de esta transmisin.

10 Dientes40 Dientes50 Dientes

3 piezas1 pieza2 piezas

El ensamble de estos engranes quedo de la siguiente manera

Utilizando relaciones de posicin se colocaron de la mejor manera cada uno de ellos

Posteriormente realizamos un estudio de movimientos, seleccionando al engrane ms pequeo (engrane inicial) como motor, el cual se encargara de dar las 100 rpm, mientras que el ultimo engrane tan solo dar 1rpm.

La grafica de velocidades angulares, representa que todo el mecanismo se movi 6 grados por segundo.