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8/19/2019 Practica Engranes
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO – FICM- INGENIERÍA MECANICA
.
PRÁCTICA ENGRANES TALADROBLACK & DECKER
Almache Jimée! Ale" A#$é%almache&'()mail.c*m
O$+i! ,la$*
Me/a E%+e0a
Vie$a E#1a$#*
Vallal0a Ale"
Uie$%i#a# Técica #e Am0a+*
Fac1l+a# #e I)eie$/a Ciil 2 Mec3ica
Ca$$e$a #e I)eie$/a Mec3ica
Di%e4* II
Am0a+* – Ec1a#*$
1
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UNIVERSIDA TÉCNICA DE AMBATOCARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
1 .- INTRODUCCIÓN
E 01%ca #e me*$a$ el $e#imie+* mec3ic* #ela% ma51ia% em6leam*% #i7e$e+e% i%+$1me+*%
51e a21#a a me*$a$ la m*ili#a# i+e$a #e e%+a.U* #e e%+*% %* l*% e)$ae%8 l*% c1ale% %1ma+e$ial #e0e +ee$ 1a #1$e!a i#eal 6a$a el+$a0a* 51e c1m6le8 2 %i * e% a%/ %e 61e#e$eali!a$ 1 +$a+amie+* +é$mic* 6a$a me*$a$ lacali#a# #el ma+e$ial * 0ie %e 61e#e %elecci*a$ *+$* ma+e$ial.
E e%+e +$a0a* #am*% el 6$*ce#imie+* c*$$ec+*6a$a 1a 01ea %elecci9 #e ma+e$ial 6a$a 1 l*%e)$aae% #e 1 +ala#$* Blac: ; Dec:e$ #e
ac1e$#* a la #1$e!a *0+ei#a 82a 51e e"i%+ea$i*% +i6*% #e ma+e$iale% c* %1 $e%6ec+i*+$a+amie+* +é$mic* 8 6*$ l* 51e %e #e0e$3#e%a$$*lla$ 1 c3lc1l* 6a$a 1a 01ea %elecci9 #ema+e$ial #*#e< %e +*ma$a c*%i#e$aci*e% c*m*ca$)a% 51e %*6*$+a l*% e)$ae% +a+* a c*+ac+*c*m* a 7le"i9 a#em3% #e la #1$e!a #el ma+e$ial 2%1 +$a+amie+* +é$mic* %i e% 51e e% ece%a$i* .
2 OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Selecci*a$ el ma+e$ial a#ec1a#* 6a$a l*%e)$ae% #e 1 +ala#$* Blac: ; Dec:e$ #e =>?@a++% #e 6*+ecia.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Reali!a$ el e%a2* #e #1$e!a e l*%e)$ae% 6a$a #e+e$mia$ la #1$e!a #elma+e$ial
De+e$mia$ la #1$e!a #e e)$ae %i %1$ec10$imie+* #e +$a+amie+* +é$mic*
De+e$mia$ la mic$*e%+$1c+1$a #el ma+e$ial
De+e$mia$ el ma+e$ial #e l*% e)$ae%me#ia+e calc1l*
De+e$mia$
2 .-MARCO TEÓRICOTeoría e!era" #e e!ra!e$ re%&o$
E)$ae Se c*%i#e$a 1 e)$ae a 1a $1e#a
#e+a#a 51e c1a#* %e ac*6la c* *+$a $1e#a
#e+a#a #e #i3me+$* m3% 6e51e4* a la c1al %e le
#e*mia 6i498 %e eca$)a #e +$a%mi+i$ $*+aci9
#e 1 ee a *+$*. C*m* %e aca0a #e meci*a$8 la
6$ici6al 71ci9 #e 1 e)$ae e% +$a%7e$i$
6*+ecia #e 1 ee a *+$*8 ma+eie#* 1a $a!9
#e7ii#a e+$e la% el*ci#a#e% $*+aci*ale% #e l*%
ee%. a +$a%mi%i9 #e 6*+ecia %e e7ec+a e elm*me+* e el 51e l*% #ie+e% #e 1 e)$ae
im61l%*$ em61a l*% #ie+e% #el e)$ae
im61l%a#*8 ee$cie#* 1a c*m6*e+e #e la
71e$!a 6e$6e#ic1la$ al $a#i* #el e)$ae. De e%+a
7*$ma %e +$a%mi+e 1 6a$ #e +*$%i9 2 c*m* el
e)$ae )i$a %e +$a%mi+e 6*+ecia. S1 e7iciecia
e la +$a%mi%i9 #e 6*+ecia e% m12 al+a8 e%+a e%
#e 1 & a151e ca0e meci*a$ 51e * %* +a
0a$a+*% c*m* *+$*% eleme+*% eca$)a#*% #e+$a%mi+i$ 6*+ecia c*m* %* la +$a%mi%i9 6*$
ca#ea 2 6*$ 0a#a. H
*+ecia ca+i#a# #e +$a0a* e7ec+1a#* 6*$ 1i#a#
#e +iem6*. a 6*+ecia mec3ica e% la 6*+ecia
+$a%mi+i#a me#ia+e la acci9 #e 71e$!a% 7/%ica%
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c*m* 6alaca%8 e)$aae%8 e+c. El ca%* m3%
%im6le e% el #e 1a 6a$+/c1la li0$e %*0$e la 51e
ac+a 1a 71e$!a a$ia0le. H
El 6$*69%i+* #e l*% e)$ae% e c*cl1%i9 %e
61e#e #e%c$i0i$ c*m* la +$a%mi%i9 #e 6*+ecia #e
1a $1e#a a *+$a8 51e +iee% #i7e$e+e
ca$ac+e$/%+ica% c*m* el 1me$* #e #ie+e%8
el*ci#a#e%8 $a#i*% e+$e *+$*%
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UNIVERSIDA TÉCNICA DE AMBATOCARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
Teoría '(!#a)e!&a" #e "a )e%*!+%a #e e!ra!e$
a i7*$maci9 ece%a$ia 6a$a #e7ii$ el
m*imie+* #e 1 6a$ #e e)$ae% e $*+aci9 e%
• a 6*%ici9 $ela+ia #e l*% ee%• a #i$ecci9 $ela+ia #e $*+aci9• a $elaci9 #e el*ci#a#
Di%6*%ici9 )ee$al #e l*% ee% a #i%6*%ici9
m3% )ee$al #e l*% ee% #e #*% e)$ae% *c1$$e
c1a#* e%+*% * %e i+e$%ec+a8 i %* 6a$alel*% i
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a %i)1ie+e 7i)1$a m1e%+$a #icha %i+1aci9 #e ee%
6a$a 2 K. a #i%+acia m3% c*$+a e+$e #*%
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Fi)1$a . Di%6*%ici9 )ee$al #e l*% e)$ae%.
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El 3)1l* e+$e 7lecha% L e% el 3)1l* e+$e l*%
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a$/a e+$e ? 2 ? )$a#*%. H
Fi)1$a K. Relaci9 #e el*ci#a#e% a)1la$e%.
F1e+e H
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i#ica#*% 6*$ 2 K. a %1ma #e ell*% e% el
3)1l* e+$e 7lecha%. H
Di%6*%ici*e% e%6eciale% #e l*% ee% a% 7*$ma%
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c*%i#e$a#a% c*m* ca%*% e%6eciale% #e la
%i+1aci9 )ee$al.
*% e)$ae% $ec+*% +iee% ee% 6a$alel*%8 el
3)1l* e+$e 7lecha% 2 l*% 3)1l*% #e 6a%*
ciem3+ic* %* i)1ale% a ce$*.
*% e)$ae% c9ic*% +iee ee% 51e %e
i+e$%ec+a el #e%6la!amie+* 2 l*% 3)1l*% #e
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“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
6a%* ciem3+ic* %e c*ie$+e e 3)1l*% #e 6a%*
$eale%. H
Ta"a#ro$ e",%&r+%o$
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e%+$i#e+e8 e% %/+*ma #e la $*+1$a #e l*% #ie+e%
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Fi)1$a '. a$+e% i+e$a% #el +ala#$*.
F1e+e h++6e-#1ca+ia.ca+e#1.e%
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#1$a+e el )i$* %e 6$*#1!ca $ei+e$a#*%
im6ac+*% 6a$a 6*#e$ 6e$7*$a$ ma+e$iale%
6é+$e*%.K. Mecai%m* #e K el*ci#a#e% 51e 6e$mi+e
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me#ia+e %1 c*7i)1$aci9.>. ,$0*l m*+*$ #el +ala#$*. A la i!51ie$#a %e
e el e+ila#*$ 6a$a $e7$i)e$aci9 2 a la
#e$echa la 6$*+ecci9 6a$a ai%lamie+*
eléc+$ic*.'. Cam6* ma)é+ic*. C1a#* la c*$$ie+e
7l12e a +$aé% #el hil* #e c*0$e8 %e *$i)ia
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“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
1 cam6* ma)é+ic* c12a 6*la$i#a#
#e6e#e #e la #i$ecci9 #e la c*$$ie+e.. I#1ci#*. E%+3 c*%+i+1i#* 6*$ 1 #eaa#*
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a0$e * %ie$$a el ci$c1i+* 51e alime+a el
m*+*$ #el +ala#$*.=. C*lec+*$ #el +ala#$*8. E %1% %e)me+*%
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%*6*$+e 6$eci%* 2 %i #e%)a%+e%. El
e)$a%e #1$a 6$3c+icame+e +*#a la i#a #e
la m351ia.&. E%c*0illa% #el +ala#$*8 %* elec+$*#*% 51e
+$a%mi+e la c*$$ie+e al c*lec+*$ #1$a+e
%1 $36i#* )i$*.?. Ga+ill* i+e$$16+*$ #el +ala#$*
Q#e6e#ie#* #el m*#el* 61e#e +ee$
cam0i*% #e el*ci#a#8 e la ima)e
6*#em*% e$ 1 ca%* c* #*%
el*ci#a#e%.. Re)1la#*$ #e $*+aci9 6e$mi+e )$a#1a$
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#1$e!a #e0i#* a 51e e% m12 %im6le #e llea$ a
ca0* 2 * $e51ie$e c**cimie+*% e%6eciale%.
Se 61e#e 1+ili!a$ #i7e$e+e% e%cala% 51e
6$*iee #e la 1+ili!aci9 #e #i%+i+a%
c*m0iaci*e% #e 6ee+$a#*$e% 2 ca$)a%8 l*
c1al 6e$mi+e e%a2a$ 6$3c+icame+e c1al51ie$
me+al * aleaci9. a2 #*% +i6*% #e
6ee+$a#*$e% 1a% 0*la% e%7é$ica% #e ace$*
e#1$eci#* Q+em6la#* 2 61li#* #e P8 8
2 61l)8 2 1 6ee+$a#*$ c9ic* #e #iama+e
c* 1 3)1l* #e K? W- >?X 2 é$+ice
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03%icame+e 6a$a elimia$ la #e7*$maci9
el3%+ica 2 *0+ee$ 1 $e%1l+a#* m1ch* m3%
6$eci%*. 1e)* %e le a6lica #1$a+e 1*%
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:)7 a c*m6$e%i9. Se #e%a6lica la ca$)a 2
me#ia+e 1 #1$9me+$* R*c:@ell %e *0+iee el
al*$ #e la #1$e!a #i$ec+ame+e e la 6a+alla8
el c1al a$/a #e 7*$ma 6$*6*$ci*al c* el +i6*
#e ma+e$ial 51e %e 1+ilice. Tam0ié %e 61e#e
ec*+$a$ la 6$*71#i#a# #e la 6ee+$aci9 c*
l*% al*$e% *0+ei#*% #el #1$9me+$* %i %e
c**ce el ma+e$ial. 'H
D(r)e&roU #1$9me+$* e% 1 a6a$a+* 51e mi#e la
#1$e!a #e l*% ma+e$iale%8 e"i%+ie#* a$i*%
6$*ce#imie+*% 6a$a e7ec+1a$ e%+a me#ici9.
*% m3% 1+ili!a#*% %* l*% #e R*c:@ell8 B$iell8
Vic:e$% 2 Mic$*ic:e$%. Se a6lica 1a 71e$!a
*$mali!a#a %*0$e 1 eleme+* 6ee+$a#*$8
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%*0$e el ma+e$ial. E 71ci9 #el )$a#* #e
6$*71#i#a# * +ama4* #e la h1ella8*0+e#$em*% la #1$e!a. H
De+$* #e ca#a 1* #e e%+*% 6$*ce#imie+*%8
ha2 #ie$%a% c*m0iaci*e% #e ca$)a% 2
6ee+$a#*$e%8 51e %e 1+ili!a$3 #e6e#ie#*
#e la m1e%+$a a e%a2a$. H
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“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
Fi)1$a D1$9me+$*.
F1e+e
h++6%e%.@i:i6e#ia.*$)@i:iD1$e!aYR*c:@ell
3 .-DESARROLLO
DATOS OBTENIDOS EN LA MEDICION DE DUREZA
MEDIDA
DUREZA ROCKWELL C
CONRECUBRIMIENTO
SINRECUBRIMIENTO
6
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“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
1 17 15
2 14 16
21 14,2
! 16,7 15,7" 17 16
# 18 19
$ 19 18
% 18,2 17,2
16,8 15,8
1' 17,7 16,7PROMED
IO17,54 16,36
DUREZABRINEL
212 2'#
Tabla 1. Du!"a# $b%!&'(a# !& la )!('*'+&
Datos:
H =0,98hp
N 2=42dientes rueda
N 3=39dientes piñon
D 2=1,18 pulg
7
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UNIVERSIDA TÉCNICA DE AMBATOCARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
D3=1,1 pulg
n=100rpm
α =20°
num de ciclos=30 x107
Solución:
Cálculo del paso diametral
P2=
N 2
D2= 42
1,81=35,5
P3= N
3
D3= 39
1,1=35,5
Cálculo del módulo
m2= D 2
N 2=
1,18
42=0,028
m3= D3
N 3=
1,1
39=0,028
DISEÑO A CONTACTO
V =π ∗ D
2∗n
12
V =π ∗1,18∗100
12
V =30,89 pies
min
Wt =33000∗ H
V
8
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“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
Ko=1,00
Cálculo de Kv
!=7−9
!=8
"=0,25(12−!)2/ 3
"=0,25(12−8)2/ 3
"=0,63
#=50+56(1−")
#=50+56(1−0,63)
1
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UNIVERSIDA TÉCNICA DE AMBATOCARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
#=70,72
K!=
(
70,72+√ 30,89
70,72
)
0,39
K!=1,05
Cálculo de Ks
Ks=1
Cálculo de Km
"= $ =8∗m
$ =15∗0,028 pulg
$ =0,42 pulg
11
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UNIVERSIDA TÉCNICA DE AMBATOCARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
Cpf = 0,42
10 (1,18 )−0,025
Cpf =0,01
Cpm=1
12
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UNIVERSIDA TÉCNICA DE AMBATOCARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”
Cma=0,0675+0,0128 (0,42 )+[−0,926 (10−4 )](0,42)2
Cma=0,07
Km=1+1 [0,01 (1 )+0,07 (1 ) ]
Km=1,08
Cálculo de I
t ϕ =α =20°
m N =1 paraengranes rectos
m%23= N %
N P=
42
39=1,07
& =
cos (20 )∗sen(20)2(1)
∗1,07
1,07−1
& =2,46
Cálculo esfuerzo a contacto
13
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' =Cp( Wt ∗ Ko∗ K!∗ Ks∗ Km
dp∗ $ ∗Cf
& )1/2
' =2300(1046,94 (1,00 ) (1,05 ) (1 )1,08
(1,18 ) (0,42 )∗1
2,46 )
1 /2
' =70,933 (psi
)n=1
Cálculo de CH
C H =1
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Cálculo de SH
* H +1,5
Cálculo de Kr
,=99
K ,=1
Cálculo de KT
KT=1
Cálculo de Sc
*c='per (* H ∗ K - ∗ K ,)
) n∗C H
*c=70933.6(1,5)(1)(1)
(1)(1)
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*c=106399,5 psi
Cálculo de dureza
H"=106399,5−34300
349
H"=206 H" Dureza mínima a contacto
Selección del material
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Tabla 2!"#!I$D%D%S D$ %C$"#S
&'$(T$ ) *1+
$l material ,ue se selecciono es el S%$ -1./ 0a ,ue la dureza calculada es 2/ H 0a ,ue los
aceros al cromo son los más usados en sistemas de en3rana4es
Selección del Tratamiento t5rmico
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Se 6a seleccionado un tratamiento t5rmico de nitruración7 puesto ,ue el en3rane se encuentra
sometido a 3randes 8uerzas de rozamiento así como de car3a 0 se esco3ió un tratamiento t5rmico de
temple en a3ua 7donde el acero es calentado entre 12//9C:1.//9C donde se obtendrá una dureza
má;ima de 2-2 H
ANÁLISIS A FLEXIN
$s8uerzo a 8le;ión
' f =
Wt ∗ Ko∗ K!∗ Ks∗ Pd $
∗ Km∗ Kb
.
Wt =1046,94 lbf
Ko=1
K!=1,05
Ks=1
Pd=35,5
$ =0,42
Km=1,08
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Cal*ul$ -b
Kb=1
Cl*ul$ /
N 2=42dientes rueda
N 3=39dientes piñon
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. =0,41
Cálculo $s8uerzo de 8le;ión
' f =
Wt ∗ Ko∗ K!∗ Ks∗ Pd $
∗ Km∗ Kb
.
' f =
1046,94∗1∗1,05∗1∗35,50,42
∗1,08∗1
0,41
' f =244,754 (psi
' per=' f =244,754 (psi
2
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' f =
*t
*$ ∗/N
K- ∗ K,
Cl*ul$ S%
*t =77,3 (206 )+12800
*t =28723,8 psi
C3lc1l* ZT
K- =1
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/ N =1,6831(30 x107)−0,0323
/ N =0,89
Cálculo 8actor de se3uridad
*$ =
*t
' f ∗/N
K- ∗ K,
*$ =
28723,8
24474∗0,89
1∗1
*$ =0,70
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Dureza re,uerida 2/ H
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Tabla .!"#!I$D%D%S D$ %C$"#S
&'$(T$ ) *1+
De no realizar un trata!iento t"r!ico al acero #$%& 'ara o(tener la )ureza )e *$* +, )e(i)o
a -ue esto incre!entara costos ta!(i"n. se 'ue)e sustituir 'or un acero #%#& recoci)o
4 -CONCLUSIONES Se) el e%a2* #e #1$e!a e el e)$ae
c* $ec10$imie+* +eem*% 1a #1$e!a #e
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KK B 6*$ l* +a+* +e#$em*% 1 ace$*'>? * 0ie %e 6*#$/a cam0ia$ 6*$ 1ace$* '>'? %i e% * %e 51ie$e hace$ 1+$a+amie+* +é$mic*
El e)$ae %i $eci0imie+* +iee K?P B6*$ l* c1al el e)$ae al c$*m* ma%6$9"im* e% el '>?
Al $eali!a$ el e%a2* #e #1$e!a mie+$a%
m3% *% ace$cam*% a l*% #ie+e% #ele)$ae +eem*% al*$e% m3% al+*% 8e%+*%e #é #e0e a 51e l*% #ie+e% #el e)$ae#e0e +ee$ 1a #1$e!a elea#a 2a 51ee%+*% %17$e el e%71e$!* #e c*+ac+* 27le"i9 8mie+$a% 51e el cle* #e0e %e$ +ea!
Al $eali!a$ el e%a2* me+al*)$37ic*
ec*+$am*% 1 ace$* 51e 6$e%e+ama$ca% #e ca$01$*% #e c$*m*
*% ace$*% al c$*m* %* l*% ace$*% m3%
1%a#*% 6a$a el 1%* e e)$ae%
5.- RECOMENDASIONES
Se #e0e $eali!a$ 1 m/im* #e ?
me#ici*e% e el #1$9me+$* 6a$a*0+ee$ 1 me*$ $e%1l+a#* al me#i$ la
#1$e!a Se #e0e$3 $em*e$ 6*$ l* me*% Kmm
#e $ec10$imie+* al $eali!a$ el e%a2*#e #1$e!a 6a$a *0+ee$ al*$e% %i 1+$a+amie+* +é$mic*
E"+$ae$ l*% e)$aae% #e 1a ma51ia
#*#e 6*#am*% *0+ee$ 1 al*$ #e6*+ecia c*7ia0le 6a$a $eali!a$ l*%c3lc1l*%
*% e)$ae% * #e0e 6$e%e+a$
*"i#* e e"ce%*
6.-BIBLIOGRAFÍA7
01 R. M$%%, D'#!$ (! !l!)!&%$# (!)u'&a#, M!'*$ !a#$&E(u*a%'$& , 26.
02 . al)$!, R!aa*'+& (!!u!$# !l!*%$($)#%'*$#,M!'*$ R!!%, 23.
03 A. L!::!!%!, T!*&$l$;
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“DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS II”8.-ANE9OS
Fi)1$a. Mic$*e%+$1c+1$a ACERO '>?.
F1e+e A1+*$e% #el +$a0a*
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Fi)1$a. Mic$*e%+$1c+1$a ACERO '>?. Rec*ci#*
F1e+e A1+*$e% #el +$a0a*
Fi)1$a. Tala#$* BACZ ; DECZER
F1e+e A1+*$e% #el +$a0a*
Fi)1$a. Tala#$* BACZ ; DECZER
F1e+e A1+*$e% #el +$a0a*
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Fi)1$a. D1$9me+$*
F1e+e A1+*$e% #el +$a0a*
Fi)1$a. Tala#$* BACZ ; DECZER #e%m*+a#*
F1e+e A1+*$e% #el +$a0a*
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29/29
Fi)1$a. E)$ae aali!a#* Q$1e#a
F1e+e A1+*$e% #el +$a0a*
Fi)1$a. E)$ae aali!a#* Q6i49
F1e+e A1+*$e% #el +$a0a*