Proyecto del curso(Memoria descriptiva).docx

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Facultad De Ciencias De La Electrónica

Análisis y Síntesis de Mecanismos.

Proyecto

Análisis, Estructura y Movilidad De Engranes

Autores:Alfonso Daniel Reyes Méndez

ScarlettSergio Josué Ortiz Hernández

Catedrático : Dr. Ing. B. Calixto Sirene

Puebla, otoño 2015

Introducción

En esta parte de curso se busca implementar todos los conocimientos obtenidos a lo largo de todo el cuatrimestre cursado de la materia de “Análisis y Síntesis de Mecanismos”. Usando nuestros conocimientos previos se tomara una maqueta o proyecto hecho por compañeros de la Facultad de Ciencias de la electrónica que han cursado con anterioridad la materia de “Análisis y Síntesis de Mecanismos”. Lo que se realizo fue tomar una maqueta ya existente la cual fue proporcionada por el Prof. B. Calixto Sirene.

Teniendo la maqueta en nuestro poder procedimos a realizar las observaciones pertinentes para poder analizar de manera correcta el mecanismo que teníamos enfrente

Objetivos

Objetivo 1: Maqueta existente

Tarea1: Analizar la maqueta existente. Tarea2: Encontrar y corregir errores. Tarea3: Idear un plan de acción para mejorar la maqueta.

Objetivo 2: Proyecto de mi Maqueta

Tarea4: Tarea5: Tarea6:

Objetivo 3: Aplicación de didáctica de mi Maqueta

Tarea7: Mostrar formas de usar la maqueta didácticamente Tarea8: Crear un manual de usuario

Capítulo 1 : Engranes

Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y la menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante el contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocida como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.1 Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren.

Figura 1. Engranajes Rectos

Figura 2. Engrane Recto

Capítulo 1 : Tipos de Engranajes

La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:

Ejes paralelos

Cilíndricos de dientes rectos

Cilíndricos de dientes helicoidales

Doble helicoidales

Ejes perpendiculares

Helicoidales cruzados

Cónicos de dientes rectos

Cónicos de dientes helicoidales

Cónicos hipoides

De rueda y tornillo sin fin

Por aplicaciones especiales se pueden citar

Planetarios

Interiores de cremallera

Figura 3. Engrane Helicoidal Y Tornillo Sin Fin

Capítulo 1 : Características que definen un engrane de dientes rectos

Los engranajes cilíndricos rectos son el tipo de engranaje más simple y corriente que existe. Se utilizan generalmente para velocidades pequeñas y medias; a grandes velocidades, si no son rectificados, o ha sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de la velocidad de giro que tengan.

Diente de un engranaje: son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia desde los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o sea la forma de sus flancos, está constituido por dos curvas evolventes de círculo, simétricas respecto al eje que pasa por el centro del mismo.

Módulo: el módulo de un engranaje es una característica de magnitud que se define como la relación entre la medida del diámetro primitivo expresado en milímetros y el número de dientes. En los países anglosajones se emplea otra característica llamada Diametral Pitch, que es inversamente proporcional al módulo. El valor del módulo se fija mediante cálculo de resistencia de materiales en virtud de la potencia a transmitir y en función de la relación de transmisión que se establezca. El tamaño de los dientes está normalizado. El módulo está indicado por números. Dos engranajes que engranen tienen que tener el mismo módulo.

Circunferencia primitiva: es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Con relación a la circunferencia primitiva se determinan todas las características que definen los diferentes elementos de los dientes de los engranajes.

Paso circular: es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un vano consecutivos.

Espesor del diente: es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del diámetro primitivo.

Número de dientes: es el número de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza como (Z). Es fundamental para calcular la relación de transmisión. El número de dientes de un engranaje no debe estar por debajo de 18 dientes cuando el ángulo de presión es 20º ni por debajo de 12 dientes cuando el ángulo de presión es de 25º.

Diámetro exterior: es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior del engranaje.

Diámetro interior: es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente.

Pie del diente: también se conoce con el nombre de dedendum. Es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y la circunferencia primitiva.

Cabeza del diente: también se conoce con el nombre de adendum. Es la parte del diente comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro primitivo.

Flanco: es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento.

Altura del diente: es la suma de la altura de la cabeza (adendum) más la altura del pie (dedendum).

Ángulo de presión: el que forma la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso, φ (20º o 25º son los ángulos normalizados).

Largo del diente: es la longitud que tiene el diente del engranaje

Distancia entre centro de dos engranajes: es la distancia que hay entre los centros de las circunferencias de los engranajes.

Figura 4. Características del Engrane recto

Figura 4. Nomenclatura Usada en un Engrane

Capítulo 2 Maqueta : Tren de Engranajes

Diagnostico

El Consecuente diagnostico encontrado a través de la maqueta ya existente es múltiples fallos en la construcción así como fallos en el diseño de las ruedas dentadas ya que al hacerlas girar están bastante rígidas y con dificultad para moverse con libertad, es evidente aclarar que el ancho del material utilizado es de muy buena calidad sin embargo se ve opacado por los diversos fallos estructurales que presenta a través de todo el mecanismo, sin embargo es uno de los objetivos realizar algo a partir de lo que esta maqueta nos inspira y mejorar en la forma más correcta todos los fallos de estructura y movilidad que tiene, de esta manera podemos incentivas a armar nuestra maqueta propuesta a través de este trabajo en el siguiente periodo dando por terminado así un ciclo de trabajo a continuación se enumeraran algunas fallas encontradas en el mecanismo

1. Movilidad restringida por mal diseño de ruedas dentadas al no usar el método de involuta para construir un engrane en un diseño CAD

2. Error acumulativo al diseñarse mal 3. Sujetares bastante apretados sin arandelas para permitir un poco de más

libertad en cuanto a movilidad 4. Sin ranuras para poder variar distancias entre centros

A partir de esto trazaremos un plan de acción que conlleva a diseñar y modelar de manera adecuada y aproximándonos lo máximo posible a una solución que genere la mínima cantidad de errores posibles y de esta manera tener en cuenta que un buen diseño nos ayudara bastante no solo en este proyecto sino de aquí en adelante dentro del ámbito profesional.


Diagnostico

De aquí podemos observar más claramente como está constituida la maqueta principal desde donde partiremos de nuestro análisis y de aquí podremos corroborar y ver de manera analítica como mejorarlo para no cometer los mismos errores de aquí podremos pasar al siguiente punto que será el modelado para ello utilizaremos un programa CAD y lo mostraremos en la siguiente faceta.

Mal diseño al no usar Método de Involuta

Poca Movilidad


Modelado CAD

En este punto la propuesta de un tren de engranajes con ranuras para poder cambiar las distintas distancias de los centros de las ruedas dentadas en sonde aplicaremos un Software CAD conocido como Solidworks que nos permitirá modelar y simular de manera correcta como quedaría en la vida real tomado las medidas más próximas a las establecidas en normas

Explicaremos de manera breve que es un tren de engranajes y su funcionamiento

Tren de engranajes: Un tren de engranajes es cualquier conjunto de ruedas dentadas de dos o más elementos, cada eje porta un solo engrane en el más simple de los casos, cada engrane contribuye potencialmente a la relación del tren total, para el caso del tren más sencillo que es el que proponemos los efectos numéricos de todos los engranes se cancelan exceptuando el primero y el ultimo, la relación de un tren simple siempre es exactamente la relación del primer engrane con el ultimo, solo el signo de la relación total se ve afectado por los engranes intermedios

A continuación se describen de manera individual las piezas de manera detallada de sus medidas así como de su análisis estructural, enumeramos el número de piezas que se detallan.

1. Base O Soporte que actúa como bastidor 2. Engranes del 1 al 5 de dientes rectos 3. Tornillos para fijar los engranes a la base

Para Poder modelar algunos engranes nos basamos en esta tabla y en Un software especial para poder modelar los engranes de manera correcta


Modelado CAD : Base

La base será de madera de fresno

Las cotas están definidas para un alto de 550 Milímetros y un ancho de 1000 milímetros con un ancho de 100 milímetros de profundidad para que tenga un buen peso y se valla de lado


Modelado CAD : Base

Simulación de Fuerza a 30 Kilogramos Sobre la base y su deformación mostrada en la grafica


Modelado CAD : Engrane 20 Dientes

Este engrane será de Acrílico de 2 cm de espesor o de madera del mismo espesor

El Diámetro del circulo interior es de 10 milímetros y el diámetro exterior del engrane es de 102 milímetros.

































Modelado CAD : Maqueta Completa

Capitulo 3: Uso educativo de la maqueta

Concepto educativo

La maqueta se creó con el objetivo de mejorar las condiciones de aprendizaje de la materia de “Análisis y Síntesis de Mecanismos para los alumnos de la Facultad de ciencias de la electrónica. La maqueta está destinada a la enseñanza del tema de engranajes específicamente

Con esta maqueta el alumno podrá estudiar de manera más didáctica como se calcula el módulo de un engranaje y poder armar un sistema de engranajes dependiendo de la posición de algún engranaje.

La maqueta está formada por una pieza de madera que tiene ranuras en las cuales se puede colocar diferentes engranajes; de los cuales poseemos como una cantidad de 100 engranajes los cuales se pueden montar en la pieza de madera.

Medidas de la pieza de madera

Base de madera

Como se puede observar en las dos imágenes anteriores, la base de madera cuenta con 5 ranuras en donde se podrán montar los diferentes engranajes dependiendo del ejercicio que decida realizar el profesor, como por ejemplo se puede usar para comprobar un ejercicio hecho en clase o de tarea.

Después de que el alumno realice los cálculos correspondientes y saque los parámetros básicos geométricos, el alumno puede comprobar sus resultados obtenidos teóricamente y comprobarlos de una forma física y real montando los engranajes correspondientes a la distancia calculada.

Otra forma de usar la maqueta para aprender

La maqueta se puede usar para demostrar el cálculo de la velocidad angulas que se transfiere de un engranaje a otro la forma que se usaría para medir es conseguir una forma de darle una velocidad de entrada a un engranaje y así poder calcular la salida en el otro engranaje con ayuda de un tacómetro.

Como se puede mostrar en la imagen:

Estos serían algunos ejemplos donde podemos usar esta maqueta para una mejor enseñanza del uso de los engranajes en la materia de Análisis y Síntesis de Mecanismos. Lo cual ayudara a los estudiantes a conseguir una mejor compresión de los engranajes y de su funcionamiento.

Mecanismo de entrada

Mecanismo de salida

Creación de un manual de usuario

Se piensa implementar un manual de uso del riel de engranajes para agilizar el uso de esta maqueta ya que es importante que se entienda de buena manera como manipular

Documents

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