robot de batalla[1] informe

8/12/2019 Robot de Batalla[1] Informe

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Escuela Politécnicadel Ejército

Departamento de Energía y MecánicaIngeniería Mecatrónica

Quinto Nivel

“ Análisis de Construcción de la Estructura delRobot de Batalla ”

GRUPO 2

LATACUNGAJulio 2011



Capítulo I

EL PROBLEMA

1.1.DEFINICIÓN

El robot de batalla es una conjunción de dispositivos electrónicos y mecánicos, quetienen como fin resistir y hacer daño a su similar utilizando una combinación deinteligencia, poder y habilidad. Para lo cual se diseña una estructura sólida y a lavez ligera, de manera que soporte los elementos constitutivos pero sin afectar almovimiento del mismo. En tal virtud se selecciona materiales que proporcionen lasmejores propiedades para el robot en cuestión.



1.4. HIPÓTESIS

Los materiales utilizados en el robot de brindan características excelentes

para el desempeño del mismo a plana batalla.1.4.1. Variable Independiente

Estructura:

La base del artefacto debe tener propiedades mecánicas y estructuralesencargadas basicamente de proveer al mismo un soporte sólido y compacto; pero a la vez sus dimensiones y peso no deben sobrepasar al límite que elreglamento para dicho objeto señala.

Otro factor a considerse, es la disponibilidad en el mercado de un materialque brinde estas propiedades ya que encontrar o fabricar un elemento detales condiciones es realmente difícil.

Por tanto se seleccionó al tubo de acero de baja aleación como el material principal que proporcione a tales características, por sus propiedadesdúctiles, su rigidez, su facilidad de soldeo y además que es un materialcomercialmente disponible.

Variable DependienteUnión de piezas por soldeo:

Si bien se a escogido un material de muy buenas condiciones, se debe tener buenas características de unión entre los elementos constitutivos de la base para que los mismos no pierdan sus propiedades por lo que es indispensablesoldar a tope y entre juntas mediante el proceso de soldeo por arco eléctrico(SMAW), utilizando un electrodo de alta penetración que es el 6011 y quedebe formar un cordón continuo para que brinde la unión esperada.



La tensión es una fuerza que tira; por ejemplo, la fuerza que actúa sobre un cable quesostiene un peso. Bajo tensión, un material suele estirarse, y recupera su longitud originalsi la fuerza no supera el límite elástico del material. Bajo tensiones mayores, el material novuelve completamente a su situación original, y cuando la fuerza es aún mayor, se producela ruptura del material.

La compresión es una presión que tiende a causar una reducción de volumen. Cuando sesomete un material a una fuerza de flexión, cizalladura o torsión, actúan simultáneamentefuerzas de tensión y de compresión. Por ejemplo, cuando se flexiona una varilla, uno desus lados se estira y el otro se comprime.

La plastodeformación es una deformación permanente gradual causada por una fuerzacontinuada sobre un material. Los materiales sometidos a altas temperaturas sonespecialmente vulnerables a esta deformación. La pérdida de presión gradual de las tuercas,la combadura de cables tendidos sobre distancias largas o la deformación de loscomponentes de máquinas y motores son ejemplos visibles de plastodeformación. En

muchos casos, esta deformación lenta cesa porque la fuerza que la produce desaparece acausa de la propia deformación. Cuando la plastodeformación se prolonga durante muchotiempo, el material acaba rompiéndose.

La fatiga puede definirse como una fractura progresiva. Se produce cuando una piezamecánica está sometida a un esfuerzo repetido o cíclico, por ejemplo una vibración.Aunque el esfuerzo máximo nunca supere el límite elástico, el material puede romperseincluso después de poco tiempo. En algunos metales, como las aleaciones de titanio, puedeevitarse la fatiga manteniendo la fuerza cíclica por debajo de un nivel determinado. En lafatiga no se observa ninguna deformación aparente, pero se desarrollan pequeñas grietaslocalizadas que se propagan por el material hasta que la superficie eficaz que queda no puede aguantar el esfuerzo máximo de la fuerza cíclica. El conocimiento del esfuerzo detensión, los límites elásticos y la resistencia de los materiales a la plasto deformación y lafatiga son extremadamente importantes en ingeniería.

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Toda la discusión se ha basado en la suposición de que prevalecen en el material doscaracterísticas, esto es, que tenemos un:

MATERIAL HOMOGÉNEO:

Que tiene las mismas propiedades elásticas (E, mu) en todos los puntos del cuerpo.

MATERIAL ISÓTROPO:

Que tiene las mismas propiedades elásticas en todas las direcciones en cada punto delcuerpo. No todos los materiales son isótopos. Si un material no tiene ninguna clase desimetría elástica se llama anisótropo o, a veces, aeolotropico. En lugar de tener dosconstantes elásticas independientes (E, mu) como un material isótropo, esta sustancia tiene21 constantes elásticas. Si el material tiene tres planos de simetría elástica perpendicularesentre sí dos a dos se dice que es ortotrópico, en cuyo caso el número de constantesindependientes es 9.

MATERIALES DÚCTILES Y FRÁGILES:



Los materiales metálicos usados en la ingeniería se clasifican generalmente en dúctiles yfrágiles. Un material dúctil es el que tiene un alargamiento a tracción relativamente grandehasta llegar al punto de rotura (por ejemplo, el acero estructural o el aluminio), mientrasque un material frágil tiene una deformación relativamente pequeña hasta el mismo punto.Frecuentemente se toma como línea divisoria entre las dos clases de materiales unalargamiento arbitrario de 0.05 cm/cm. La fundición y el hormigón son ejemplos demateriales frágiles.

EFECTOS INTERNOS DE LAS FUERZAS

BARRA CARGADA AXIALMENTE:

Probablemente, el caso más sencillo que se puede considerar para empezar es el de una barra metálica inicialmente recta, de sección constante, sometida en sus extremos a dosfuerzas colineales dirigidas en sentidos opuestos y que actúan en el centro de las secciones.Para que haya equilibrio estático, las magnitudes de las fuerzas deben ser iguales. Si estándirigidas en sentido de alejarse de la barra, se dice que ésta esta sometida a tracción,mientras que si actúan hacia la barra, existe un estado de compresión. Bajo la acción deestas dos fuerzas aplicadas se originan otras fuerzas internas dentro de la barra, que puedenestudiarse imaginando un plano que la corte en un punto cualquiera y sea perpendicular asu eje longitudinal.

DISTRIBUCIÓN DE LAS FUERZAS RESISTENTES:

Llegados a este punto, es necesario hacer alguna hipótesis sobre el modo en que varíanestas fuerzas repartidas, y como la fuerza aplica P actúa en el centro, se suele admitir queson uniformes en toda la sección. Esta distribución probablemente no se dará nunca

exactamente, a consecuencia de la orientación caprichosa de los granos cristalinos de queesta compuesta la barra; el valor exacto de la fuerza que actúa en cada elemento de lasección transversal en función de la naturaleza y la orientación de la estructura cristalinaen ese punto, pero para el conjunto de la sección la hipótesis de una distribución uniformeda una exactitud aceptable desde el punto de vista de la ingeniería.

TENSIÓN NORMAL:

En lugar de hablar de la fuerza interna que actúa sobre un elemento de superficie, probablemente es más significativo y más útil para la comparación considerar la fuerzanormal que actúa sobre una superficie unidad de la sección transversal. La intensidad de lafuerza normal por unidad de superficie se llama tensión normal y se mide en unidades defuerza por unidad de superficie, kg/cm2. A veces se usa la expresión tensión total paraexpresar la fuerza resultante axial total, en kilogramos. Si las fuerzas aplicadas a losextremos de la barra son tales que ésta está sometida a tracción, se establecen tensiones detracción en la misma; si está sometida a compresión, tenemos tensiones de compresión. ESesencial que la línea de aplicación de las fuerzas pase por el centro de cada seccióntransversal de la barra.

PROBETAS DE ENSAYO:

La carga axial es frecuente en los problemas de diseño de estructuras y de maquinas. Parasimular esta carga en el laboratorio se coloca una probeta entre las mordazas de una

maquina de ensayos del tipo accionado eléctricamente o de una hidráulica, maquinas



usadas corrientemente en los laboratorios de ensayo de materiales para aplicar una tracciónaxial.

En un intento de tipificar los métodos de ensayo, la sociedad Americana de Ensayos de

Materiales, comúnmente conocida por A.S.T.M., ha redactado especificaciones que son deuso común en USA y numerosos países de América y Europa. Se prescriben varios tiposde probetas para materiales metálicos y no metálicos, tanto para ensayos de tracción comode compresión, pero solo mencionaremos ahora dos de ellos, uno para chapas metálicas deespesor mayor de 3/16 de pulgada (unos 47mm.) Las dimensiones indicadas son lasespecificadas por la A.S.T.M., pero los extremos de las probetas pueden tener cualquierforma que se adapte a las mordazas de la máquina de ensayo que aplique la carga axial. La parte central de la probeta es algo más delgada que las extremas para que no se produzcael fallo en la parte de las mordazas. Los chaflanes redondeados que se observan tienen porobjeto evitar que se produzcan las llamadas concentraciones de esfuerzos en la transiciónentre las dos anchuras diferentes. De ordinario se marca una longitud standard patrón en laque se miden los alargamientos, perforando dos pequeños orificios en la superficie de la

barra con una separación de 2 o de 8 pulgadas, como puede verse. DEFORMACIÓN NORMAL:

Supongamos que se ha colocado una de estas probetas de tracción en una maquina deensayos de tracción y compresión, y se aplican gradualmente en los extremos fuerzas detracción. Se puede medir el alargamiento total en la longitud patrón para cualquierincremento predeterminado de la carga axial por medio de un aparato de mediada mecánicoy hallar, a partir de estos valores, el alargamiento por unidad de longitud llamadodeformación normal y representado por e, dividiendo el alargamiento total delta por lalongitud patrón L, es decir e = delta/L. Generalmente se expresa la deformación encentímetros por centímetros, por lo que es adimensional. A veces se usa la expresióndeformación total para indicar el alargamiento en centímetros.

CURVA TENSIÓN-DEFORMACIÓN

Cuando se aumenta gradualmente la carga axial por incrementos de carga, se mide elalargamiento de la longitud patrón para cada incremento, continuando de este modo hastaque se produce la rotura de la probeta. Conociendo el área original de la sección transversalde la probeta puede obtenerse la tensión normal, representada por sigma, para cada valorde la carga axial, simplemente utilizando la relación:

T= P / A

Donde P representa la carga axial en kilogramos y A el área primitiva de la seccióntransversal. Con varios pares de valores de la tensión normal y de la deformación normal podemos representar gráficamente los datos experimentales tomando estas cantidadescomo ordenadas y abscisas, respectivamente. Así se obtiene un diagrama tensión-deformación del material para este tipo de carga. Este diagrama puede adoptar numerosasformas.

La curva tensión-deformación se puede usar para determinar varias características deresistencia del material. Estas son:

LIMITE DE PROPORCIONALIDAD:



A la ordenada del punto P se le conoce por límite de proporcionalidad, esto es, la máximatensión que se puede producir durante un ensayo de tracción simple de modo que la tensiónsea función lineal de la deformación. Par un material que tenga la curva tensión-deformación no existe límite de proporcionalidad.

LIMITE ELÁSTICO:

La ordenada de un punto que casi coincide con P se conoce por limite elástico, esto es, latensión máxima que puede producirse durante un ensayo de tracción simple de muchosmateriales son casi idénticos los valores numéricos del límite elástico y del límite de proporcionalidad, por lo que a veces se consideran sinónimos. En los casos en que esnotoria la diferencia, el límite elástico es casi siempre mayor que el de proporcionalidad.

ZONA ELÁSTICA:

La región de la curva tensión-deformación que va desde el origen hasta el límite de proporcionalidad.

ZONA PLÁSTICA:

La región de la curva tensión-deformación que va desde el límite de proporcionalidad hastael punto de rotura.

LIMITE ELÁSTICO APARENTE O DE FLUENCIA:

A la ordenada del punto Y en el que se produce un aumento de deformación sin aumentode tensión se le conoce por limite elástico aparente o limite de fluencia del material. Cuandola carga ha aumentado hasta el punto Y, se dice que se produce fluencia. Algunos materiales presentan en la curva tensión-deformación dos puntos en los que hay aumento dedeformación sin que aumente la tensión. Se les conoce por limites de fluencia superior einferior.

MODULO DE RESILENCIA:

El trabajo realizado en un volumen unidad de material, cuando se aumenta una fuerza detracción simple gradualmente desde cero hasta un valor tal que se alcance el límite de proporcionalidad del material, se define como modulo de resilencia. Puede calcularse porel área bajo la curva tensión-deformación desde el origen hasta el límite de

proporcionalidad, las unidades en que se mide son kg/cm3. Así, pues, la resilencia de unmaterial es su capacidad de absorber energía en la zona elástica.

MODULO DE TENACIDAD:

El trabajo realizado en un volumen unidad de material cuando se aumenta una fuerza detracción simple gradualmente desde cero hasta el valor que produce la rotura, se definecomo modulo de tenacidad. Puede calcularse por el área total bajo la curva tensión-deformación desde el origen hasta la rotura. La tenacidad de un material es su capacidadde absorber energía en la zona plástica del material.

ESTRICCION:



La relación entre la disminución del área de la sección transversal respecto a la primitivaen la fractura, dividida por el área primitiva y multiplicada por 100, se llama estricción.Hay que observar que cuando actúan fuerzas de tracción en una barra disminuye el área dela sección transversal, pero generalmente se hacen los cálculos de las tensiones en funcióndel área primitiva. Cuando las deformaciones se hacen cada vez mayores, es masinteresante considerar los valores instantáneos del ares de la sección transversal (que sondecrecientes), con lo cual se obtiene la curva tensión-deformación verdadera.

ALARGAMIENTO DE ROTURA:

La relación entre el aumento de longitud (de la longitud patrón) después de la fractura y lalongitud inicial, multiplicada por 100, es el alargamiento de rotura. Se considera que tantola estricción como el alargamiento de rotura son medidas de la ductilidad del material.

TENSIÓN DE TRABAJO:

Se pueden usar las características de resistencia que se acaban de mencionar para elegir lallamada tensión de trabajo. Frecuentemente, esta tensión se determina simplementedividiendo la tensión en la fluencia o rotura por un número llamado coeficiente deseguridad. La elección del coeficiente de seguridad se basa en el buen juicio y laexperiencia del proyectista. A veces se especifican en los reglamentos de la construcciónvalores de determinados coeficientes de seguridad.

La curva tensión-deformación no lineal de un material frágil, caracteriza otras variasmedidas de la resistencia que no se pueden definir sin la mencionada curva tiene una zonalineal. Estas son:

LIMITE ELÁSTICO CONVENCIONAL: La ordenada de la curva tensión-deformación para la cual el material tiene una deformación permanente predeterminada cuando se suprime la carga se llama límite elásticoconvencional del material. Se suele tomar como deformación permanente 0.002 o 0.0035cm por cm; pero estos avalores son totalmente arbitrarios. La ordenada Y representa ellimite elástico convencional del material, llamado a veces tensión de prueba.

MODULO TANGENTE:

A la pendiente de la tangente a la curva tensión-deformación en el origen se la conoce pormodulo tangente del material.

Hay otras características de un material que son útiles para los proyectos, que son lassiguientes:

COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL:

Se define como la variación por unidad de longitud de una barra recta sometida a un cambiode temperatura de un grado. El valor de este coeficiente es independiente de la unidad delongitud, pero depende de la escala de temperatura empleada. Consideraremos la escalacentígrada, para la cual el coeficiente que se representa por alfa es para el acero, porejemplo, 11 x 10-6 por grado C. Las variaciones de temperatura en una estructura danorigen a tensiones internas del mismo modo que las cargas aplicadas.



RELACIÓN DE POISSON:

Cuando una barra está sometida a una carga de tracción simple se produce en ella unaumento de longitud en la dirección de la carga, así como una disminución de las

dimensiones laterales perpendiculares a esta. La relación entre la deformación en ladirección lateral y la de la dirección axial se define como relación de Poisson. Larepresentaremos por la letra griega. Para la mayoría de los metales esta entre 0.25 y 0.35.

LEY DE HOOKE:

Para un material cuya curva tensión-deformación, resulta evidente que la relación entretensión y deformación es lineal para los valores relativamente bajos de la deformación. Estarelación lineal entre el alargamiento y la fuerza axial que lo produce (pues cada una de estascantidades difiere solo en una constante de la deformación y la tensión, respectivamente)fue observada por primera vez por sir Robert Hooke en 1678 y lleva el nombre de ley deHooke.

MODULO DE ELASTICIDAD:

La cantidad E, es decir, la relación de la tensión unitaria a la deformación unitaria se suelellamar módulo de elasticidad del material en tracción o, a veces, modulo de Young. En losmanuales aparecen tabulados los valores de E para diversos materiales usados en laingeniería. Como la deformación unitaria es un numero abstracto (relación entre doslongitudes) es evidente que E tiene las mismas unidades que la tensión, por ejemplo,kg/cm2. Para muchos de los materiales usados en la ingeniería el modulo de elasticidad encompresión es casi igual al contraído en tracción. Hay que tener muy en cuenta que el

comportamiento de los materiales bajo una carga, tal como de estudia en este tema, se limita(sin o se dice lo contrario) a esa región lineal de la curva tensión-deformación.

DEFINICIÓN DE TORSIÓN:

Consideremos una barra sujeta rígidamente en un extremo y sometida en el otro a un parT=(Fd) aplicado en un plano perpendicular al eje. Se dice que esa barra está sometida atorsión.

EFECTOS DE LA TORSIÓN:

Los efectos de la aplicación de una carga de torsión a una barra son: (1) producir undesplazamiento angular de la sección de un extremo respecto al otro y (2) originar tensionescortantes en cualquier sección de la barra perpendicular a su eje.

MOMENTO TORSOR:

A veces, a lo largo de un eje actúan una serie de pares. En este caso, es convenienteintroducir un nuevo concepto, el momento torsor, que se define para cada sección de la barra, como la suma algebraica de los momentos de los pares aplicados, situados a un ladode la sección considerada. Naturalmente, la elección de lado es arbitraria en cada caso.

MOMENTO POLAR DE INERCIA:



Para un árbol circular hueco de diámetro exterior De con un agujero circular concéntricode diámetro Di, el momento polar de inercia de la sección representado generalmente porIp esta dado por:

Ip = / 32 (De4 - Ei4) El momento polar de inercia de un árbol macizo se obtiene haciendo Di = 0.

Este número Ip es simplemente una característica geométrica de la sección. No tienesignificado físico, pero aparece en el estudio de las tensiones que se producen en un ejecircular sometido a torsión.

A veces es conveniente escribir la ecuación anterior en la forma:

Ip = / 32 (De2 +Di2) (De2 - Di2) = / 32 (De2 + Di2) (De + Di) (De - Di)

Esta última forma es útil para calcular el valor de Ip en los casos en los que la diferencia(De - Di) es pequeña.

TENSIÓN CORTANTE DE TORSIÓN:

Para un árbol circular, hueco o macizo, sometido a un momento de torsión T, la tensióncortante de torsión a una distancia p del centro del eje está dada por

T = Tp / Ip

DEFORMACIÓN POR CORTANTE:

Si se marca una generatriz a-b en la superficie de la barra sin carga, y luego se aplica elmomento torsor T. El ángulo, medido en radianes, entre las posiciones iniciales y final dela generatriz, se define como la deformación por cortante en la superficie de la barra. Lamisma definición sirve para cualquier punto interior de la misma.

MODULO DE ELASTICIDAD EN CORTANTE:

La relación entre la tensión cortante y su deformación se llama módulo de elasticidad encortante y, esta dado porG , las unidades de G son las mismas que las de la tensión cortante, pues la deformación no tiene dimensión.

ANGULO DE TORSIÓN:

Si un árbol de longitud L está sometido a un momento de torsión constante T en toda sulongitud, el ángulo que un extremo de la barra gira respecto del otro, es:

0 = TL / Gip

Donde Ip representa el momento polar de inercia de la sección.

MODULO DE ROTURA:



Es la tensión cortante ficticia que se obtiene sustituyendo en la ecuación, el par máximo Tque soporta un árbol cuando se ensaya a rotura. En este caso, se toma para valor de p elradio exterior de la barra. Indudablemente, no está justificado el uso de esta fórmula en el punto de rotura porque, como podrá verse, se deduce solo para utilizarla dentro de la zonade comportamiento lineal del material. La tensión obtenida utilizando esta fórmula en estecaso no es una verdadera tensión, pero a veces es útil para comparaciones.

PROBLEMAS ESTÁTICAMENTE INDETERMINADOS:

Frecuentemente se presenta este tipo de problemas en el caso de cargas de torsión. Unejemplo es un árbol compuesto de dos materiales, un tubo de un material que orea a otrotubo o a una barra maciza de material distinto, estando sometido el conjunto a un momentotorsor. Como siempre, las ecuaciones de la estática aplicables han de ser suplidas con otras basadas en las deformaciones de la estructura, para tener igual número de ellas que deincógnitas. En este caso, las incógnitas serian los momentos torsores que soporta cadamaterial. La ecuación basada en las deformaciones establecería que los ángulos de giro delos distintos materiales son iguales.

ENSAYOS DE FLEXIÓN

Comportamiento de los materiales sometidos a la flexión.

Si las fuerzas actúan sobre una pieza de material de tal manera que tiendan a induciresfuerzos compresivos sobre una parte de una sección transversal de la pieza y los esfuerzostensivos sobre la parte restante, se dice que la pieza está en flexión. La ilustración comúnde la acción flexionante es una viga afectada por cargas transversales; la flexión puedetambién causarse por momentos o pares tales como, por ejemplo, los que pueden resultar

de cargas excéntricas paralelas al eje longitudinal de una pieza.Las estructuras y máquinas en servicio, la flexión puede ir acompañada del esfuerzodirecto, el corte transversal, o el corte por torsión. Pro conveniencia, sin embargo, losesfuerzos flexionantes pueden considerarse separadamente y en los ensayos paradeterminar el comportamiento de los materiales en flexión; la a tensión usualmente selimita a las vigas. En la siguiente discusión se asume que las cargas se aplican de modo queactúen en un plano de simetría, de modo que no ocurra torsión alguna y que las deflexionessean paralelas al plano de las cargas. Se asume también que ningunas fuerzas longitudinalesson inducidas por las cargas o los apoyos.

Fallas por flexión.

La falla puede ocurrir en las vigas debido a una de varias causas, de las cuales se ofreceuna lista a continuación. Aunque estos modos de falla se exponen primariamente conreferencia a las vigas de material dúctil, en sus aspectos generales son aplicables a cualquiermaterial. La viga puede fallar por cedencia de las fibras extremas. Cuando el punto decedencia es alcanzado en las fibras extremas, la deflexión de la viga aumenta másrápidamente con respecto a un incremento de carga; y si la viga tiene una sección gruesa yfuerte o está firmemente empotrada de tal modo que no pueda torcerce o flambearse, lafalla se verifica con un pandeo gradual que finalmente se torna tan grande que la utilidadde la viga como miembro sustentante queda destruida,



En una viga de largo claro, las fibras en compresión actúan de manera similar a aquellas encompresión de una columna, y la falla puede tener lugar por flambeo. El flambeo, el cualgeneralmente ocurre en dirección lateral, puede deberse ya sea a la causa primaria osecundaria de la falla. En una viga en la cual el esfuerzo flexionante excesivo sea la causa primaria de la falla y en la cual la viga no esté firmemente sostenida contra el flambeolateral, el sobreesfuerzo puede ser rápidamente seguido por el colapso de la viga debido alflambeo lateral, ya que la estabilidad lateral de la viga es considerablemente disminuida sisus fibras extremas son esforzadas hasta el punto de cedencia. El flambeo lateral puede seruna causa primaria de la falla de la viga, caso en el cual el esfuerzo en las fibras no alcanzala resistencia hasta el punto de cedencia del material antes de que el flambeo ocurra. Elflambeo frecuentemente limita la resistencia de las vigas angostas.

La falla de los miembros de alma delgada, como una vigueta, puede ocurrir debido a losesfuerzos excesivos en el alma o por el flambeo del alma bajo los esfuerzos compresivosdiagonales que siempre acompañan a los esfuerzos cortantes. Si el esfuerzo cortante en elalma alcanza un valor tan alto como en de la resistencia has el punto de cedencia del

material en corte, la falla de la viga puede esperarse y la manera de la falla probablementederivará de alguna acción de flambeo o torsión secundaria. El esfuerzo compresivoordinario que siempre acompaña al cortante puede alcanzar un valor tan alto que el flambeodel alma de la viga constituya una causa primaria de la falla. El peligro de la falla en elalma como una causa primaria de la falla de la viga existente, en general, solamente paralas vigas cortas con alma delgada.

En aquellas partes de vigas adyacentes a los datos de apoyo que transmiten las cargasconcéntricas o las reacciones las vigas, pueden establecer esfuerzos compresivos altos, yen las vigas I o canales el esfuerzo local en aquella parte del alma más cercana a un ladode apoyo puede tornarse excesivo. Si este esfuerzo local excede la resistencia contra el punto de cedencia del material en la unión del alma y el patín, la viga puede fallar primariamente debido a la cedencia de la parte sobrefatigada.

La falla de las vigas de material quebradizo como el hierro fundido y el concreto simplesiempre ocurre por ruptura súbita. Sin embargo cuando simple siempre ocurre por rupturasúbita. Sin embargo cuando se acerca al momento de la falla, el eje neutro se desplaza haciael canto en la compresión y tiende así a reforzar la viga, la falla finalmente ocurre en lasfibras tensadas porque la resistencia a la tensión de estos materiales es únicamente unafracción de la resistencia y a la compresión es de aproximadamente 25% para el hierrofundido y 10% para el concreto.

Probetas para ensayos de flexión

Para determinar el módulo de ruptura para un material dado, la viga bajo ensayo debe proporcionarse de tal manera que no falle por corte o deflexión lateral antes de alcanzar suúltima resistencia a la flexión. Para producir una falla por flexión, la probeta no debe serdemasiada corta con respecto al peralte de la viga, e inversamente, si se desea la falla poresfuerzo cortante, el claro no debe ser demasiado largo.

Aunque se usen vigas de una variedad de formas para labores de ensaye especiales einvestigativas. Se utilizan probetas normales para el ensaye rutinario y de control de unnúmero de materiales comunes tales como el hierro fundido, el concreto, el ladrillo y lasmaderas.



Las probetas de hierro fundido son barras cilíndricas, vaciadas por separado, pero enmoldes de arena de lasa mimas condiciones y tomados del mismo Bristol que los vaciadosque representan. Ellas son ensayadas como simples bajo carga central con claros quedependen del tamaño de la barra.

La rigidez en flexión

En los ensayos de doblado de algunos materiales, tales como el alambre y los plásticos laASTM especifica que tanto el momento flexionante como el ángulo de flexión seránobservados. Como el ángulo observado posee componentes tanto elásticos como plásticos,un verdadero módulo elástico no puede calcularse de los datos de ensayo. Sin embargo, unvalor aparente se obtiene, y se define para propósitos del ensayo, como la rigidez delmaterial en flexión.

ACEROS

Los aceros son aleaciones de hierro-carbono, aptas para ser deformadas en frío y encaliente. Generalmente, el porcentaje de carbono no excede del 1,76%.

Estructura del aceroLas propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturasdependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución en el hierro. Antes deltratamiento térmico, la mayor parte de los aceros son una mezcla de tres sustancias: ferrita, perlita y cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbonoy otros elementos en disolución. La cementita, un compuesto de hierro con el 7% decarbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una profundamezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructuracaracterística, y sus propiedades físicas son intermedias entre las de sus dos componentes.La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de unacero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8%de carbono, está por completo compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbonoaún mayores es una mezcla de perlita y cementita.Al elevarse la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en una formaalotrópica de aleación de hierro y carbono conocida como austenita, que tiene la propiedadde disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfría despacio, laaustenita vuelve a convertirse en ferrita y perlita, pero si el enfriamiento es repentino laaustenita se convierte en martensita, una modificación alotrópica de gran dureza similar ala ferrita pero con carbono en solución sólida.Tratamiento térmico del aceroEl proceso básico para endurecer el acero mediante tratamiento térmico consiste en calentarel metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente entre los 750 y850 ºC, y después enfriarlo con rapidez sumergiéndolo en agua o aceite. Estos tratamientosde endurecimiento, que forman martensita, crean grandes tensiones internas en el metal,que se eliminan mediante el temple o el recocido, que consiste en volver a calentar el acerohasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta laductilidad y la tenacidad.



El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es controlar la cantidad,tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita contenidas en la ferrita, que asu vez determinan las propiedades físicas del acero.Hay muchas variaciones del proceso básico. Los ingenieros metalúrgicos han descubiertoque el cambio de austenita a martensita se produce en la última fase del enfriamiento, y quela transformación se ve acompañada de un cambio de volumen que puede agrietar el metalsi el enfriamiento es demasiado rápido.Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el agrietamiento. En eltemplado prolongado, el acero se retira del baño de enfriamiento cuando ha alcanzado latemperatura en la que empieza a formarse la martensita, y a continuación se enfría despacioen el aire. En el martemplado, el acero se retira del baño en el mismo momento que eltemplado prolongado y se coloca en un baño de temperatura constante hasta que alcanzauna temperatura uniforme en toda su sección transversal. Después se deja enfriar el aceroen aire a lo largo del rango de temperaturas de formación de la martensita, que en la mayoríade los aceros va desde unos 300 ºC hasta la temperatura ambiente. En el austemplado, elacero se enfría en un baño de metal o sal mantenido de forma constante a la temperatura en

que se produce el cambio estructural deseado, y se conserva en ese baño hasta que el cambioes completo, antes de pasar al enfriado final.Hay también otros métodos de tratamiento térmico para endurecer el acero. En lacementación, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlascon compuestos de carbono o nitrógeno. Estos compuestos reaccionan con el acero yaumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capa superficial.En la carburización la pieza se calienta cuando se mantiene rodeada de carbón vegetal,coque o de gases de carbono como metano o monóxido de carbono. La cianurizaciónconsiste en endurecer el metal en un baño de sales de cianuro fundidas para formar carburosy nitruros. La nitrurización se emplea para endurecer aceros de composición especialmediante su calentamiento en amoníaco gaseoso para formar nitruros de aleación.

Ventajas y desventajas del acero como material de construcción:Ventajas del acero como material estructural:

Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandesclaros.

Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con eltiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.

Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraranindefinidamente.

Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandesdeformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de losaceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.

Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia yductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandescantidades se denomina tenacidad.

Otras ventajas importantes del acero estructural son:A) Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectorescomo son la soldadura, los tornillos y los remaches.B) Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura.

C) Rapidez de montaje.



D) Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas.E) Resistencia a la fatiga.F) Posible rehuso después de desmontar una estructura.

Desventajas del acero como material estructural:

Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a lacorrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente.

Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructuralesson incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante losincendios.

Susceptibilidad al pandeo.- Entre más largos y esbeltos sean los miembros acompresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acerotiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas noresulta muy económico ya que debe usarse bastante material, solo para hacer más

rígidas las columnas contra el posible pandeo.El acero estructural puede laminarse en forma económica en una gran variedad de formasy tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas. Generalmente los miembrosestructurales más convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en relacióncon sus áreas. Los perfiles I, T y L tienen esta propiedad.

Características de los aceros:En este proyecto se van a emplear una serie de materiales dependiendo de la temperatura ala que trabaja el aparato al que va destinado ese material. Tenemos tres aceros a elegir; elacero al carbono que se empleará cuando trabajemos a temperaturas superiores de -28ºC,el acero inoxidable cuando trabajemos a temperaturas entre -28ºC y -45ºC y, por último, elacero con una aleación de 3,5% de níquel que se empleará a temperaturas inferiores a -45ºC.

Aceros al carbono:

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Están formados principalmente porhierro y carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65%de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados conaceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de lasestructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

Lámina de acero inoxidable

Los aceros inoxidables que contienen níquel son indispensables en la construcción deequipos para la industria de procesos. Estos aceros se usan en lugar de los acerosconvencionales por sus excelentes propiedades tales como: resistencia a la corrosión,dureza a baja temperatura y buenas propiedades a alta temperatura.

Los aceros inoxidables son aleaciones (mezcla) a base de hierro, cromo, carbono y otroselementos principalmente níquel, molibdeno, manganeso, silicio, titanio, etc. Que lesconfieren una resistencia particular a algunos tipos de corrosión.

El Acero Inoxidable es utilizado en distintos sectores de la industria tales como: de la



refrigeración, utensilios de cocina, blindajes, amoblamiento urbano, fachadas de edificios,obras de arte, alimenticia, tanques entre otros.

Dentro de los beneficios del Acero Inoxidable se encuentran: Alta resistencia a lacorrosión, impermeabilidad, durabilidad. Además por su belleza es utilizado en acabados.

Las propiedades físicas de los aceros al carbono y los inoxidables austeníticos son bastantediferentes, y esto requiere una revisión de los procesos de soldadura. Las variaciones ensus propiedades son el punto de fusión, expansión térmica, conductividad térmica, y otrosque no cambian significativamente con el tratamiento térmico o mecánico.El punto de fusión de los grados austeníticos es menor, así que se requiere menos calor paralograr la fusión. Su resistencia eléctrica es mayor que la de los aceros comunes, así que serequiere menos corriente eléctrica para la soldadura. Estos aceros inoxidables tienen uncoeficiente de conductividad térmica menor, lo cual causa que el calor se concentre en unazona pequeña adyacente a la soldadura. Los aceros inoxidables austeníticos también tienencoeficientes de expansión térmica aproximadamente 50% más grandes que los aceros al

carbono, lo cual requiere más atención en el control de la distorsión y deformación.Factores que afectan la resistencia a la corrosión de las soldaduras en acero inoxidable

Antes de discutir las pautas para la soldadura, es útil describir los tipos de soldaduras y lassuperficies de acero inoxidable que darán el mejor resultado en ambientes corrosivos. Estosson factores que pueden controlar los soldadores, y no la elección del material, la cual sehace generalmente por el usuario final o por el Ingeniero en

Materiales.La fabricación de equipos resistentes a la corrosión debiera ser un esfuerzo conjunto de laselección de la aleación correcta y entonces emplear las prácticas correctas de fabricacióny soldadura. Ambos elementos son esenciales.Penetración completa de las soldadurasEs bien sabido que para lograr una óptima resistencia, las soldaduras a tope deben penetrarcompletamente. En servicio corrosivo, cualquier rendija resultante de la falta de penetración es un sitio potencial para el desarrollo de la corrosión por rendija

Eje de acero forjado

Composición: 0.8%C ; 0,6-0,9%Mn .Ataque: Picral (composición: ácido pícrico 4grs., etil o alcohol de metileno (95% o

absoluto) 100ml.) Aumento: 200XBarra de acero, laminada en caliente, austenizada a 1049ºC por media hora y enfriada enel horno (27,7ºC por hora). La estructura es perlítica, con algo de cementita esferoidal.

Chumacera

La chumacera es una pieza de metal o madera con una muesca en que descansa y giracualquier eje de maquinaria. Ésta se usa también en las embarcaciones de remo, donde seapoya el remo permitiéndole que gire en su eje longitudinal, y también que se pueda moverel remo en torno a el eje vertical del portante(tolete), realizando así el recorrido de la pala

en el agua y fuera de ella.

http://es.wikipedia.org/wiki/Remo_(deporte)

http://es.wikipedia.org/wiki/Remo_(instrumento)

http://es.wikipedia.org/wiki/Tolete

http://es.wikipedia.org/wiki/Tolete

http://es.wikipedia.org/wiki/Remo_(instrumento)

http://es.wikipedia.org/wiki/Remo_(deporte)



Actualmente suelen ser de plástico. Tienen un pestilloque cierra la chumacera para evitarque el remo se salga, la altura de la chumacera puede ser regulada cambiando el númerode arandelas(en este caso azules) que ponemos debajo y encima de la chumacera, conobjeto de conseguir la altura apropiada para realizar una buena palada para cada remero.Tiene una ligera inclinación la parte vertical donde apoya el remo. Esta inclinación tambiénes necesario calibrarla para conseguir que la palaentre en el agua de la manera adecuada(prácticamente vertical) para que no tienda a escaparse ni a hundirse en el agua. Ésto sehace colocando unas piezas que encajan arriba y abajo de la chumacera (llamadascoloquialmente tapones) que modifican en algunos grados esta inclinación.Todo este proceso forma parte del reglaje del barco, al que los entrenadores y remerosdeben dedicarle tiempo si quieren aprovechar al máximo las capacidades físicas del remero, permitiéndoles remar de la forma más efectiva posible.

Engranajes

Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismoutilizado para transmitir potenciade un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dosruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' y la menor'piñón'. Unengranaje sirve para transmitir movimiento circularmediante contacto de ruedas dentadas.Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión delmovimiento desde el ejede una fuente de energía, como puede ser un motor de combustióninternao un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar untrabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energíay esconocido como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir elmovimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido. Si el sistema estácompuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina 'tren.

La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleases que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relaciónde transmisión.

4.2) ANTECEDENTES

Con la ayuda del programa de simulación de batalla de robot llamado robot arena se puedeobservar detalles que perjudican o benefician al tiempo de vida del mismo como porejemplo: utilizar llantas exteriores hace que no solamente esten expuestas a cualquier golpesino que también son muy perseptibles a desviarse.

Si se coloca armas de extensión vertical se tiene a la vez un agujero por donde elcontrincante puede causar daño.

Si se colocan herramientas de corte se pierde capacidad voltaica en la bateria lo que reducela energía del robot.

Mientras que también existen características que benefician como rampas a menos de 40grados que tienen como objetivo inmovilizar al contrincante.

Utilizar reductores en los ejes de movimiento permitirá ejercer mejor torque en la llantas ytener el módulo de programación para evitar frecuencia parásitas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico

http://es.wiktionary.org/wiki/pestillo

http://es.wikipedia.org/wiki/Arandela

http://es.wiktionary.org/wiki/palada

http://es.wiktionary.org/wiki/pala

http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/Corona_(mecanismo)

http://es.wikipedia.org/wiki/Pi%C3%B1%C3%B3n_(mecanismo)

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rbol_de_transmisi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combusti%C3%B3n_interna


http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Polea

http://es.wikipedia.org/wiki/Polea

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http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular

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http://es.wikipedia.org/wiki/Corona_(mecanismo)

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo

http://es.wiktionary.org/wiki/pala

http://es.wiktionary.org/wiki/palada

http://es.wikipedia.org/wiki/Arandela

http://es.wiktionary.org/wiki/pestillo

http://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico



4.3) FUNDAMENTACIÓN LEGAL

Según el artículo 343 inciso A de la sección primera referente a la educación, mismo que

postula “ El sistema nacional de educación tendrá como finalidad el desarrollo de

capacidades y potencialidades individuales y colectivas de la población, que posibiliten elaprendizaje, y la generación y utilización de conocimientos, técnicas, saberes, artes y

cultura. El sistema tendrá como centro al sujeto que aprende, y funcionará de manera

flexible y dinámica, incluyente, eficaz y eficiente.



Capítulo III

MARCO METODOLÓGICO

3.1) METODOLOGÍA

Entre los métodos teóricos utilizados tenemos: analítico - sintético; histórico – lógico y

experimental. Entre los empíricos que permiten el análisis preliminar de la información y

verificar las aseveraciones teóricas, tenemos la recolección de información y el método

de observación.

El método analítico – sintético favorecerá el tránsito en el estudio del todo a las partes y

viceversa. El método histórico – lógico se hace presente en la investigación de hechos



pasados con respecto al análisis físico del movimiento circular que permitirá proyectarnos

al diseño.

Así mismo el método experimental será indispensable al momento de construir en su

totalidad la estructura base del robot.

3.2) ANÁLISIS DE RESULTADOS

SISTEMA DE TRASMISIÓN POR BANDAS

=3.8 ℎ

=4000 . . .

=32.2

=3.8 ℎ ∗746 1 ℎ

=2.8348

= ∗

=4000 . . ∗32.2 ∗21 ∗1 1000 ∗1 60 =13.4879 /

=1000 2∗



=1000∗3.8 ℎ1∗ 4000 . . .∗746 1 ℎ∗1 2 ∗60 1 ∗

=6.76758

∝=180°

∝=1

=5

=2.5

=0.274

#=18

=18′′

=0.274 18 ∗1 2.54 ∗ 100 1

=0.5993 /

=0.5123

+11= ∝∝

5+15 1=0.5123 ∝∝

∝=1.0246

=500∗ ∝∝∗2∗+ ∗

=500∗2.5 1.02461.0246∗2.8348 1∗ 13.4379+0.5993∗ 13.4879

=151.3225 +109

=151.4315305



a)

b)

a)

á =∗6∗ ∗∗ 3∗

á = 151.4313∗0.02295∗ 3∗0.44450.122956∗200∗10∗.

á = 0.00235

b)

á =∗6∗ ∗∗ 3∗

á = 151.4313∗0.0281∗ 3∗0.44430.02816∗200∗10∗.

á = 0.001533



a)

= =3.8 ∗4000 ∗746 1 ∗1 2∗∗60 1

=6.76758 .

=∗

=6.76758∗

∗

=16∗6.76∗

=16∗6.76∗0.01588

=8.5973

= ∗

=151.431∗0.02295

=3.4735 .

=∗ =∗∗

=32∗∗

=32∗ 3.4785∗0.01588

=8.8399

á= 4+



á= 8.336 4 +8.5973

á=9.6669

=248

=2∗á

=248 2∗ 9.6669

=12.82449

b) Relación 1:2 T=7.6 Hp =2000

=

=7.6 ∗2000 ∗746 1 ∗1 2∗∗60 1

=27.07034 .

=∗

=27.07∗∗

=16∗27.07∗

=16∗27.07∗0.02

=17.23329

= ∗

=151.431∗0.02295



=3.4735 .

=∗ =∗∗ =32∗∗

=32∗ 3.4785∗0.01588

=8.8399

á= 4+

á= 8.336 4 +17.79107

á=9.6669

=276

=2∗á

=276 2∗ 17.79107

=7.7567



EJE TRASMISOR DE MOVIMIENTO

Cálculo de la deflexión en el punto donde se aplica la fuerza

=123 +

= 85.75 0.0428 0.03 12207 7.854∗10− 0.0728 30.0728 + 0.03

=1.996∗10− ∗1000 1

=1.997∗10−

Cálculo del Momento

=2 +2

=85.75 0.0428 0.03 20.0728 (0.03 +20.0728 )

=1.07236 .



=3.8 ∗745 1

=2831

Por la relación de transmisión de la polea

= 2831∗2

=5662

Por la relación de transmisión de la caja reductora

= 2831∗10

=56620

Debido a la relación de transmisión de la polea

=4000∗2 1 ∗1 60

=418.879

=418.8792

=209.4395

Por la relación de transmisión de la caja reductora

=209.439510

=20.944

=



=

=56620 20.944

=2703.406 .

ó=

ó=

ó=16 ó= 162703.406 .0.02

ó=1721.04

ó= ó=

ó=32

ó=321.07236 .0.02 ó=1.3654

= ó+3 ó

=√ 1.3654 +31721.04



=2.98

=

=276 2.98

=92.61

Por lo tanto el material es extremadamente seguro

Resultados del Software DT Beams

SUPPORT JOINT REACTIONS (in direction of rotated joint axes)

JOINT X-REACTION Y-REACTION Z-MOMENT1 0.00000 -50.00444 -1067.82359

2 0.00000 -35.74556 0.00000

MEMBER INTERNAL FORCES (at even intervals along span length)



SPAN 1 AXIAL SHEAR MOMENT

0 0.00000 -50.00444 1067.823591 0.00000 -50.00444 703.79124

2 0.00000 -50.00444 339.758883 0.00000 -50.00444 -24.273484 0.00000 -50.00444 -388.30584

5 0.00000 -50.00444 -752.338206 0.00000 35.74556 -1040.91056

7 0.00000 35.74556 -780.682928 0.00000 35.74556 -520.455289 0.00000 35.74556 -260.22764

10 0.00000 35.74556 0.00000

SUPPORT JOINT DISPLACEMENTS (in direction of rotated joint axes)

JOINT X-DISPLACEMENT Y-DISPLACEMENT Z-ROTATION1 0.000000000 0.000000000 0.000000000

2 0.000000000 0.000000000 -0.000009954

MEMBER DISPLACEMENTS (at even intervals along span length)

SPAN 1 X-DISPLACEMENT Y-DISPLACEMENT Z-ROTATION

0 0.000000000 0.000000000 0.000000000

1 0.000000000 0.000015427 0.00000396

2 0.000000000 0.000053797 0.0000063033 0.000000000 0.000103242 0.000007009

4 0.000000000 0.000151897 0.0000060865 0.000000000 0.000187893 0.000003532

6 0.000000000 0.000199369 -0.000000632

7 0.000000000 0.000179218 -0.0000047108 0.000000000 0.000133617 -0.000007623



9 0.000000000 0.000071050 -0.000009371

10 0.000000000 0.000000000 -0.000009954

MAXIMUM / MINIMUM SPAN SHEARS

SPAN MAX SHEAR LOCATION MIN SHEAR LOCATION

1 35.74556 42.9755 -50.00444 42.0361

CARGAS APLICADAS

Empezamos por hacer el análisis estático debido al peso mismo del robot batalla yel robot oponente sobre la rampa que lo inmoviliza.



Análisis geométrico

tan =258.1 mm400 mm

=0.645

=tan−0.645=32.83°

Anisáis de la normal

= cos

= sin∝= cos ·sin∝=2sin2

= cos = cos ·cos =cos Análisis Estático Σ =0

R =0

R = R =2sin2 =50 Kgf 2sin2 32.83°= 22.77 Kgf

Σ =0

Ry W+Ny=0

Ry=

Ry=cos=[1 cos]= sin

=50 Kgf·sin32.83°=14.69 Kgf |9.8 N1 Kgf |=143.96 N

El peso que soporta esta barra está distribuido a lo largo de la misma y lo ejerce:

Componente Peso Individual Peso Total2 Motores 8 Kgf 16 Kgf



2 Reductores 15 lbf 30 lbf|1 Kgf 2.2 lbf |=13.63 Kg TOTAL 29.63 Kgf

∴ =29.63 Kgf |9.8 N1 Kgf |=290.37[N] = ·

= =290.37 N600 mm|1000 mm1 m|=483.93Nm

Mediante análisis de estática podemos asumir que:

= =2=290.37 N2 =145.185 N

Para hallar el momento resultante y sabiendo que el área generada por el diagramade cortante es de forma triangular tenemos:

=·ℎ

2=142.185[]·0.3[ ]

2 =21.77 ·

Finalmente podemos tomar a consideración el troque que genera Ry así:

=· =143.96[]·0.29[]=41.74 ·

Por lo tanto el diagrama de cortante de la viga tiene la siguiente forma:



VERIFICACIÓN:



Para el debido análisis del esfuerzo normal por flexión y cortante por torsión sonnecesarios los momentos de inercia y momento polar.

Medidas milimétricas del tubo usado:

Distancia al eje neutro

=2=20

2| 1 1000

|=0.01

Inercia:

=12 ℎ12= 20 12 20 3×212=13.33×10 3.2×10

=10.13×10 1 10 =1.013×10−

Momento polar de inercia

=+

ya que se trata de una forma simétrica podemos decir que:

=2=21.013×10− =2.026×10−

Ya que nos hará falta también calcularemos el S para el esfuerzo axial

==1.013×10− 0.01 =1.013×10−

VERIFICACIÓN:



Esfuerzo normal por flexión:

==21.77 ·1.013×10− =21.49×10 =21.49

Esfuerzo cortante por torsión:



=·2=41.74 ·0.02 2 2.026×10− =19.32×10 =19.32

Para saber el factor de seguridad conocemos que se trata de acero laminado en

caliente por lo que:

=207

Valor tomado de las tablas del libro de Diseño de Elementos de Maquinas deMott.

Finalmente aplicamos la teoría de falla por cortante máximo:

= 2+= 21.492 +19.32 =22.1

VERIFICACIÓN:

=2 =207 MPa222.1 MPa=4.68

Por tanto hemos comprobado que la viga usada para la estructura resiste en su punto de apoyo más crítico, aun con el peso del oponente sobre la rampa.



Capítulo IV

MARCO ADMINISTRATIVO

4.1) RECURSOS

4.1.1) HumanosTutores

Ing. Vicente HalloIng. Juan PalloIng. Wilson Travez

4.1.2) EstudiantesV Nivel Mecatrónica

4.2) Tecnológicos4.2.1) HardwarePc Intel Core 2 Duo 2.8 GHz, 4 GB Ram, 750 GB En DiscoImpresoraHpPhotosmart C5580Flash Memory Hp 4GB



Flash Memory Kingston 512Mb, 2GB, 8GB.Calculadora Casio Ms 350, Ms 85.Software

SOLID WORKS SUITE 2011MD SOLID version 3.5ROBOT ARENA 2 L.0



4.3) Recursos Económicos Empleados

El costo del presente proyecto fueasumido por el grupo de trabajo

4.4) CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.4.1) CONCLUSIONES

En el presente proyecto en lo que se refiere a estructura y materiales se pudo aplicar conocimientos adquiridos en la materia de mecanica demateriales seleccionando temas específicos como tipos de carga, selecciónde materiales, factor de seguridad, estudio de lugares lectura entre otros.

Las características de los materiales determinaron la resitencia que tendráel robot ante golpes que pudiera causarle el momento de la batalla ytambién la preservación de estas características al momento decompactarse entre ellas por medio de la soldadura.El peso adicional a causa de los motores principalmente y la bateríaconstituyen unas de las cargas estáticas que también se deben vencer almomento de producir movilidad en el robot.

Todo el peso del robot va ha ser soportado mediante dos piezasfundamentales como son las llantas, deviendo ser capaces de movilizarcede forma exesivamente rápida.Las chumaceras y los engranes a más de rotar generando un estadotorsionante se convierten también en elementos de esfuerzo dado a quefijan o sostienen materiales de carga.



Las dimensiones de los tubos, ejes y la distancia a la que es colocada loselementos de giro influye directamente en las propiedades flexionantesque se producen entre un elemento y otro.

4.4.2) RECOMENDACIONES

Recomendamos a quienes por interés revisaran nuestro trabajoinvestigativo lo anotado a continuación:

Es preferible tener la extructura totalmente cerrada de manera que por ningún espacio por mínimo que sea pueda el contrincanteaprovechar para desnivelar el robot.

Es de mucha importancia la disminución de tolerancia entremedida de piezas previo a su ensamble y si el robot de batalla sesomete a algún cambio el mismo se provoque de forma uniformede manera que pueda seguir equilibrado.

Las armas adjuntadas a la extructura como pinchos o filos no debenunirse a la parte exterior solamente sino también a la interior demanera que al momento de rose no se desprendan con facilidad.

Es preferible utilizar elemntos grande y de alta presición antes queadaptar más de uno para cumplir con el mismo propósito, y a la vezobedecer al diseño previamente constituido.

Ampliar el rango del factor de seguridad de manera que a undespúes de ser afectado por un golpe el robot quede en óptimascondiciones.

4.5) BIBLIOGRAFIA

Libros:

Resistencia de materiales, MOTT Robert L., Quinta Edición

Sitios web:

Conceptos básicos de mecánica de materiales:



http://html.rincondelvago.com/resistencia-de-materiales_4.html

Aceros

http://html.rincondelvago.com/acero_3.html

Lámina de Acero Inoxidable:

http://www.cientificosaficionados.com/libros/solinox1.pdf

Fundamentación legal:

http://www.derecho-ambiental.org/Derecho/Legislacion/Constitucion_Asamblea_Ecuador_5.html












robot de batalla[1] informe

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