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INTRODUCCION A LOS
MECANISMOS
INTRODUCCION
• Poseer conocimientos de la topología de las máquinas (tipos,formas, usos de los componentes de las máquinas y sobre susmecanismos y subsistemas constituyentes)
• Poseer conocimientos sobre análisis de máquinas, que le permitaninterpretar sus diferentes partes y especialmente conocer lasrelaciones entre los movimientos y las fuerzas que sobre el conjuntoy sus partes puedan actuar
• Poseer conocimiento de diseño y cálculo de los elementosmecánicos que le permitan construir máquinas seguras, que nofallen durante su vida útil
• Conocimiento sobre síntesis de máquinas (mecanismosconstituyentes), que le permitan el diseño o rediseño de máquinasen función de necesidades cambiantes, habilidad en el manejodiverso de instrumental al servicio del control de las máquinas,seguridad e interacción con otros profesionales
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• Al observar el movimiento
de una máquina se
descubre un conjunto
mecánico de miembros
(idealizado como rígidos),
que reciben energía de
alguna forma y la emplean
para conseguir un fin
determinado (transmitir
potencia o realizar
movimiento).
INTRODUCCION
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INTRODUCCION
• Luego para el estudio de una máquina, se hacenecesario el estudio de las fuerzas que han de aplicarsepara conseguir la finalidad propuesta y el estudio delmovimiento de las partes que constituyen dichamáquina. De esta forma, se deberá estudiar lastrayectorias recorridas por determinados puntos quepertenecen a diferentes órganos de las máquinas, y laforma en que se recorren dichas trayectorias:velocidades y aceleraciones; en definitiva si el estudiose centra en el movimiento de una máquina (o de unelemento) prescindiendo de sus causas se hablará decinemática de las máquinas.
• Por el contrario, si lo que interesa es el estudio de lasfuerzas, ligado al efecto producido (el movimiento), seabarca la disciplina de la dinámica de máquinas(cinética)
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DEFINICIONES BASICAS
• Mecánica de máquinas:
Ciencia que estudia las leyes que regulan el
movimiento de los diversos elementos o piezas
de las máquinas y las fuerzas que esos
elementos transmiten.
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DEFINICIONES BASICAS
• Máquinas y mecanismos.
– Máquina:
Reulaux define máquina como una "combinación de
cuerpos resistentes de manera que, por medio de
ellos, las fuerzas mecánicas de la naturaleza se
pueden encauzar para realizar un trabajo
acompañado de movimientos determinados".
– Máquina: Es un mecanismo o conjunto de
mecanismos que transmiten fuerzas o potencia bajo
cierta consideración , desde la fuente de energía a la
resistencia a vencer o al trabajo a realizar
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DEFINICIONES BASICAS
• Máquinas y mecanismos.– Mecanismo:
Por otra parte, define mecanismo como una "combinación de
cuerpos resistentes conectados por medio de articulaciones
móviles para formar una cadena cinemática cerrada con un
eslabón fijo, y cuyo propósito es transformar el movimiento“.
– Mecanismo: Combinación de cuerpos que forman un
dispositivos para transmitir y transformar un movimiento en otro.
La combinación ó unión entre los elementos debe ser de tal
forma que el movimiento de uno obliga a moverse a los demás,
de acuerdo a las leyes que dependen de la naturaleza de la
combinación.
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DEFINICIONES BASICAS
• Armadura:
Conjunto de cuerpos o elementos estáticos que
soportan los cuerpos que se mueven o
mecanismos. También suele llamarse
bastidores o estructuras.
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DEFINICIONES BASICAS
• Eslabones: En la definición tanto
de máquina como de mecanismo
(según Reuleaux) se habla de
una "combinación de cuerpos
resistentes", estos cuerpos
resistentes que son elementos
constitutivos del mecanismo
reciben, de forma genérica, el
nombre de eslabones pudiendo
adquirir nombres particulares
dependiendo de la función que
realicen.
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CLASIFICACION DE LOS MECANISMOS
1. Se clasifican de acuerdo a los movimientos característicos de sus eslabones
• PLANOS ESFERICOS ESPACIALES
• Mecanismos Planos, todos sus eslabones describen curvas en un solo plano o en planos paralelos, son
mecanismos bidimensionales. Ej: la leva y su seguidor, un mecanismo de cuatro barras, un mecanismos
de biela –manivela
• Mecanismos Esféricos, cada eslabón tiene algún punto que se mantiene estacionario y otro que describe
un movimiento esférico. Ej: la junta universal de Hooke.
• Mecanismos Espaciales, no incluyen restricción alguna en los movimientos relativos de sus eslabones.
Ej: cualquier mecanismo que comprenda un par de tornillo puesto que el movimiento relativo dentro del
par de tornillo es helicoidal.
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CLASIFICACION DE LOS MECANISMOS
2. Según la naturaleza de sus elementos
• Mecanismos de barras
• Mecanismos de ruedas
• Mecanismos de levas
• Mecanismos de tornillo
• Mecanismos flexibles
• Mecanismos de trinquete
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• Pero los eslabones deben estar unidos entre sí
"por medio de articulaciones móviles" es decir
de forma que se permita el movimiento relativo
entre ellos. A estas uniones móviles de dos
eslabones entre sí se las denomina pares
cinemáticos o simplemente pares.
• Los pares se clasifican según la naturaleza del
contacto en:
– Pares superiores: El contacto es lineal o puntual.
– Pares inferiores: El contacto es superficial.
DEFINICIONES BASICAS
Pares cinemáticos
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PARES CINEMATICOS
1. Par giratorio o
rotativo: Sólo
permite rotación
relativa y por
consiguiente un
sólo grado de
libertad.
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PARES CINEMATICOS
2. Par prismático:
Permite únicamente
movimiento relativo
de deslizamiento.
También posee un
único grado de
libertad; la longitud
del deslizamiento (el
desplazamiento).
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PARES CINEMATICOS
3. Par de tornillo o par
helicoidal: Permite los
movimientos relativos
de rotación y
traslación aunque
posee un sólo grado
de libertad por estar
los dos movimientos
relacionados entre sí.
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PARES CINEMATICOS
4. Par cilíndrico: Permite la rotación angular y la
traslación pero de forma independiente, por lo que
posee dos grados de libertad.
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PARES CINEMATICOS.
5. Par esférico o de
rótula: Posee tres
grados de libertad,
una rotación según
cada uno de los
ejes de
coordenadas.
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PARES CINEMATICOS
6. Par plano: Posee tres grados de libertad, dos
correspondientes a los desplazamientos sobre el
plano y uno al giro según un eje perpendicular al
plano.
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PARES CINEMATICOS
• Los demás pares se
conocen como pares
superiores (contacto
puntual o lineal) y
entre otros cabe
destacar:
– El contacto de dos
dientes engranando.
– El contacto de un
seguidor con la leva.
– Una rueda sobre un
riel.
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Identificación de pares,
mecanismos
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CADENAS CINEMATICAS
• Cadena Cinemática: "agrupación de varios eslabones unidos pormedio de pares cinemáticos".
• Cuando cada eslabón de la cadena cinemática se conecta al menoscon otros dos, esta forma uno o más bucles cerrados, definiéndoseuna (ó varias) cadena cinemática cerrada, en caso contrario se tieneuna cadena cinemática abierta.
• Para que una cadena cinemática se convierta en mecanismo, senecesita que "un eslabón esté fijo", de forma que el movimiento detodos los demás puntos se medirá con respecto al eslabón que seconsidere fijo.
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MOVILIDAD DE
MECANISMOS• Se denomina número de grados de libertad de un mecanismo ó movilidad del
mismo, al número de parámetros de entrada que se debe controlarindependientemente con el fin de llevar al mecanismo a una posición enparticular.
• Si un mecanismo plano posee n eslabones, cada uno de ellos, antes deconectarse, poseerá tres grados de libertad, excepto el eslabón fijo ó bancada.Luego antes de conectarse, el número de grados de libertad será de:
3 (n-1)
• A medida que se van conectando eslabones por medio de pares, se estárestringiendo el movimiento relativo entre ellos por lo tanto, una vezconectados todos los eslabones, el número de grados de libertad delmecanismo será:
m = 3 (n-1) -2 j1-j2
• Siendo:– m: grados de libertad del mecanismo.
– n: número de eslabones del mecanismo.
– j1: n.º de pares con un grado de libertad (restringe otros dos).
– j2: n.º de pares con dos grados de libertad (restringe uno).
Esta ecuación se conoce como el criterio de KUTZBACH para movilidad de mecanismos planos.
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MOVILIDAD DE
MECANISMOS• El criterio de Grübler: es el mismo que el de Kutzbach pero
siendo j2 = 0 (sólo pares que permitan un sólo movimiento relativo entre eslabones) y haciendo la movilidad igual a la unidad:
1 = 3 (n - 1) - 2 j1
3 n - 2 j1 -4 = 0
• Si el mecanismo fuese espacial, las expresiones matemáticas de los criterios de Kutzbach y Grübler serían las siguientes:
m = 6 (n-1) - 5 j1 - 4 j2 - 3 j3 - 2 j4 - j5
6 n - 5 j1 - 7 = 0
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MOVILIDAD DE DIFERENTES
MECANSIMOS
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CICLO PERIODO Y FASE
• Cuando todas las partes de unmecanismo, después de pasarpor todas las posiciones posibles,vuelven a sus posicionesrelativas originales, se dice quese ha completado un ciclo demovimiento.
• El tiempo empleado en completardicho ciclo, se denomina periodo.
• Las posiciones ocupadas por loselementos del mecanismo encualquier instante del ciclo sedenominan fases.
