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Introducción

La mecánica de materiales es una rama de la mecánica aplicada que trata del comportamiento de los cuerpos sólidos sometidos a diversas cargas. Otros nombres para este campo de estudio son resistencia de materiales y mecánica de los cuerpos deformables.

El objetivo principal de la mecánica de materiales es determinar los esfuerzos, las deformaciones unitarias y losdesplazamientos en estructuras y sus componentes debidas a las cargas que actúan sobre ellas.

Comprender el comportamiento mecánico es esencial para el diseño seguro de todos los tipos de estructura, ya sean aeroplanos y antenas, edificios y puentes máquinas o motores o barcos y naves espaciales.

Por estas razones en este informe se analizarán diversos aspectos que involucran esta asignatura. Entre ellosse encuentra el diseño de ejes de transmisión, análisis de secciones sometidas a cargas combinadas y aplicaciones del esfuerzo plano, además de analizar algunos ejercicios de aplicación de cada tema.















Diseño de ejes de transmisión



Los ejes son elementos de máquinas que giran siempre con los elementos que soportan (poleas, ruedas dentadas, etc.) a los quehacen girar o giran con ellos. Estos elementos que soportan se fijan por medio de chavetas, ranuras estriadas o uniones forzadas. Los ejes de transmisión descansan radialmente sobre cojinetes o rodamientos, y cuando están dispuestos verticalmente, su extremo inferior se apoya sobre quicioneras

Estos ejes, que al transmitir potencia cuando giran, se ven sometidos, a veces, a esfuerzos de torsiónpura y casi siempre a esfuerzos combinados de torsión y flexión. El esfuerzo de torsión se produce al transmitir torque y la flexión debido a las fuerzas radiales que aparecen según sea la forma como se transmite la potencia a otro eje (mediante acoplamientos, cadenas de transmisión, correas planas y trapeciales, por medio de engranajes, etc.).



Tipos de árboles

Debido a las diferentesnecesidades de cada transmisión en diferentes aplicaciones, existe una variedad de ejes que se adecuan a dichas necesidades:

Lisos: exteriormente tienen una forma perfectamente cilíndrica, pudiendo variar la posición de apoyos, cojinetes, etc. Este tipo de árboles se utilizan cuando ocurre una torsión media.
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Escalonado: a lo largo de su longitud presenta varios diámetros en base a quesoporta diferentes momentos torsores y al igual que el anterior, se utiliza para la situación en que ocurran unas tensiones de torsión media haciéndoles los más utilizados.

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Ranurado o con talladuras especiales: presenta exteriormente ranuras siendo también de pequeña longitud dicho árbol. Se emplean estos árboles para transmitir momentos torsores elevados.
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Hueco: se emplea porsu menor inercia y por permitir el paso a su través de otro árbol macizo. El interés radica en que las tensiones debidas al momento torsor son decrecientes al acercarnos al centro del árbol.

Acodado: se emplean siempre que se quiera transformar en una maquina el movimiento alternativo en movimiento giratorio y viceversa. Se pueden presentar momentos torsores importantes en algunos tramos. Sediferencia del resto de los árboles debido a su forma ya que no sigue una línea recta sino de forma cigüeñal.

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Materiales empleados en la construcción de árboles

El acero es el material que frecuentemente más se usa en la fabricación de ejes. Variando adecuadamente la composición, el tratamiento térmico y el tratamiento mecánico pueden obtenerse propiedades mecánicas que seencuentren entre márgenes muy amplios.

Generalmente, los ejes están hechos de barras circulares de acero al carbono estirado en frío. Cuando se requiera tenacidad, resistencia al impacto y alta resistencia, se utilizan barras de acero aleado, tratado térmicamente. El acero con un cierto grado de carburación se empleará cuando el desgaste en la superficie del árbol sea importante. Sin embargo, para...