REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD DEL ZULIA NÚCLEO COSTA ORIENTAL DEL LAGO

PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICAUNIDAD CURRICULAR DISEÑO DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS I

Nava, Mariangela Herrera, José

LEG EXTENSIONAnálisis (Rosca y Soldadura)

Planteamiento del problema

• Tipos de soldaduras• La altura de filete• La longitud

…y otros aspectos incluyendo la selección del electrodo

…así como también la selección de pernos, espárragos, tornillos y otros, para que las articulaciones mecánicas al igual que las soldaduras tengan un buen factor de seguridad.

Si está todo diseñado se recalculará y rediseñará si es necesario, caso que

a continuación se presenta con el Leg

Extension.

Nava, Mariangela

OBJETIVOS Objetivos específicos

Analizar las fuerzas que se generan

al utilizar la maquina a estudiar.

Calcular el factor de seguridad

(Soldadura y Rosca) del Leg

Extension.

Evaluar el diseño.

Determinar la factibilidad de la

soldadura y el elemento roscado.

Rediseñar la máquina para obtener

el mejor factor se seguridad posible.

Objetivo general

Analizar el factor de

seguridad en los

elementos roscados y las

soldaduras críticas de la

máquina de gimnasio Leg

Extension.

Nava, Mariangela

1Descripción

De lamáquina

LEG EXTENSION

El LEG EXTENSION es una máquina utilizada en los gimnasios para desarrollar la

masa muscular de los cuádriceps.

Nava, Mariangela

S/E Imagen de referencia

ASIENTO

SOLDADURAS

ELEMENTO ROSCADO

PATAS

GOMAS

PORTA PESAS

PESAS

Forma básica del LEG EXTENSION

Nava, Mariangela

ANÁLISIS FÍSICO

2

Se calculará el factor de

seguridad de las tres soldaduras y

la rosca

Nava, Mariangela

ANÁLISIS MATEMÁTICO

3

900N

1100N

0.34m

C

Perno

0.34m

0.18m

0.25m

0.21m

Perno (Elemento Roscado)Diámetro nominal: 8mm

Área diámetro menor: 32.8mm2 Paso: 1.25mm

Iso 4.8 Tabla 5.15Sut= 420Mpa; Sy= 340Mpa

F'=V/N=VF'=900NF''=τ*ri/⅀ri2τ=1100N *0.34m=374N/mF''=374N/m/0.165m=2.3kNFR= (900)2+(2300)2FR=2.5kNτ=F/2Ac=2500N/2(32,8mm2)(1m2/10x6mm2)=38.1MpaT.E.C.MN=Sy/2τmaxTabla 5.15 Sy=340Mpaτmax= (σx-σy2)/2+τxy2→τmax=τxy=38.1MpaN=340Mpa/2(38.1Mpa)=4.5El factor de seguridad se considera levemente alto.

√❑

D.C.L

Nava, Mariangela

0,195m

RediseñandoTabla 5.15 ISO 4.5Sy= 400Mpa; Sy=240

El factor de seguridad sustituyendo el perno por uno de menor resistencia es considerado aceptable.

√❑

L= 4cm

A= 1.414h*dA= 1.414(2x10-3m) (4x10-2m) 

A= 1.1312x10-4m2

Soldadura 1D.C.L

h= 2mm= 0.002m

τ'=V/2(A)=2800N/2(1.1312x10-4m2)τ'=12.4 MpaT.E.C.MN=Sy/2τmaxE60xx (Tabla 6.8) Sy= 345MpaN=345 Mpa/2(12.4)Mpa=13.8El factor de seguridad alto, significa que se

puede rediseñar.

Rediseño:A= 1.414 (2x10-3m) (2x10-2m)A= 1.1312x10-4m2τ=2800N/1.312x10-4m2=24.8MpaN=345 Mpa/2(24.8)Mpa=6.9Nos quedaría el factor de seguridad de cada

soldadura por separado:N=6.9/2=3.45Esto indica que el factor de seguridad rediseñando

es aceptable.

Posibles soldaduras críticas

Herrera, José

900N

0.04m

Soldadura 2h= 2x10-3m

A= 1.414h*dA=1.414 (2x10-3m) (0.04 m)A= 1.1312x10-4m2

I= 0.707h*IuIu= d3/6=(0.04)3/6=1.06x10-5m3τ=V/A=900N/(1.1312x10-4m2)=8MpaM=900N (0.09m)M= 81 N/mσ=81Nm(0.02m)/1.51x10-8m4=107.3MpaT.E.C.MN=Sy/2τmaxTabla 6.8 E60xx Sy=345Mpaτmax= (σx-σy2)/2+τxy2τmax= (107.3 Mpa2)/2+(8Mpa)2τmax=54.3MpaN=345 Mpa/2(54.3Mpa)=3.2El factor de seguridad obtenido se encuentra en el rango

aceptable.

√❑√❑

D.C.L

Herrera, José

0.09m

900N

h= 2x10-3m

0.028m

0.23m

Tabla 6.7 

A= 1.414π*h*r= 1.414 π (2x10-3m) (0.014m)A=1.24x10-4m2

Iu= π r3 = π (0.014m)3

Iu= 8.62x10-6m3

I=0.707 h*Iu= 0.707 (2x10-3m) (8.62x10-6m3)I= 1.22x10-8m4

Soldadura 3

τ=V/A=900N/1.24x10-4m2=7.3MpaM= 900N (0.115m)= 103.5N/mσ=M*cI/I=103.5Nm*(0.014m)/1.22x10-8m4=118.8MpaT.E.C.MN=Sy2τm𝑎xTabla 6.8 E60XX Sy=345Mpaτmax= (σx-σy2)/2+τxy2τmax= (118.8Mpa2)/2+(7.3Mpa)2τmax=60MpaN=345 Mpa/2(60Mpa)=2.9El factor de seguridad obtenido se encuentra en el rango

aceptableHerrera, José

√❑√❑

GRACIAS!!