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Ing. Electromecánica Joaquín Michell Dionicio Núñez Análisis y Síntesis de Mecanismos. No. Control: 09320522 Concepto de Mecanismos Mecanismo se refiere al conjunto de las partes de una maquina en su disposición adecuada. Por otra parte los mecanismos son medios prácticos que se emplean en las artes y la sucesión de fases dentro de un proceso. En maquinarias, se le llama mecanismos al conjunto de elementos rígidos, móviles unos respecto a otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones que se conocen como pares cinemáticos (pernos, uniones de contacto.) El propósito de estos mecanismos es la transmisión de movimientos y fuerzas. Para poner en marcha este tipo de mecanismos, se crean esqueletos vectoriales en base a los principios del algebra lineal y física, y se forma sistema de ecuaciones. Los elementos que lo conforman presentan combinaciones de movimientos relativos de rotación y traslación, deben de tenerse en cuenta conceptos como el centro de gravedad, el momento de inercia y la velocidad angular. Los mecanismos más sencillos pueden ser reducidos a un plano y analizados desde un enfoque bidimensional. En casos complejos, se requiere de un análisis espacial. Los mecanismos hidráulicos Página 1

Analisis y sintesis de mecanismos

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Concepto de Mecanismos

Mecanismo se refiere al conjunto de las partes de una maquina en su disposición adecuada. Por otra parte los mecanismos son medios prácticos que se emplean en las artes y la sucesión de fases dentro de un proceso.

En maquinarias, se le llama mecanismos al conjunto de elementos rígidos, móviles unos respecto a otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones que se conocen como pares cinemáticos (pernos, uniones de contacto.) El propósito de estos mecanismos es la transmisión de movimientos y fuerzas.

Para poner en marcha este tipo de mecanismos, se crean esqueletos vectoriales en base a los principios del algebra lineal y física, y se forma sistema de ecuaciones. Los elementos que lo conforman presentan combinaciones de movimientos relativos de rotación y traslación, deben de tenerse en cuenta conceptos como el centro de gravedad, el momento de inercia y la velocidad angular.

Los mecanismos más sencillos pueden ser reducidos a un plano y analizados desde un enfoque bidimensional. En casos complejos, se requiere de un análisis espacial.

Los mecanismos hidráulicos

Son sistemas formados por diferentes componentes encargados de transmitir potencia a distancia a través de un fluido poco compresible bajo presión.

En los sistemas hidráulicos y neumáticos la energía es transmitida a través de tuberías. Esta energía es función del caudal y presión del aire o aceite que circula en el sistema.

Una de las características destacables de los sistemas de potencia fluidos es que la fuerza, generada por la fuente fluida, controlada y dirigida por válvulas convenientes, y transportada por las líneas, puede ser convertida fácilmente a casi cualquier clase de movimiento mecánico deseado en el mismo lugar que sea necesario.

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Ventajas:-La alta relación potencia-peso:-La baja inercia de las partes móviles:-La flexibilidad en cuanto a sus diferentes usos y disposiciones.-Las características de controlabilidad.

APLICACIONES:

Las aeronaves realizan una gran utilización de los sistemas hidráulicos:-Elevación y descenso del tren de aterrizaje.-Absorción de choque en el aterrizaje.-Movimiento hacia atrás y hacia adelante de alas.-Apertura y cierre de flaps.-Movimiento de alerones, frenos aerodinámicos y timón de dirección y profundidad.-Apertura y cierre de puertas de compartimentos para bombas.-Accionamiento de los frenos.-Alimentación de circuitos de lubricación de diferentes sistemas (p.ej.; plantas de poder)

El sistema hidráulico de centro abierto, posee la principal ventaja de que es simple. La principal desventaja es que no se pueden operar más de un sistema a la vez.

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Los principales elementos son:

El acumulador La bomba El filtro de presión Dos válvulas selectoras La válvula de liberación Los Acumuladores.

Bombas hidráulicas:

Las bombas utilizadas en aeronaves pueden ser de dos tipos: de émbolos o de engranajes, pues son los que pueden alcanzar las presiones de trabajo (P) que requieren los sistemas y que vanentre 100 y 250 bars.

Mandíbulas Hidráulicas:

Las potentes mandíbulas hidráulicas pueden abrir por la mitad la mayoría de los coches como si fueran latas. Los extensores hidráulicos se utilizan para apartar grandes trozos de metal o ciertas partes concretas del vehículo.

Un extensor hidráulico consiste en unos brazos de aleación de aluminio con partes de acero tratadas especialmente para proveer de una dureza máxima a la hora de abrir estructuras en un vehículo o edificio. Los hay de diferentes tamaños y otros tipos ofrecen distintos niveles de potencia.

Suspensión Hidráulica.

La suspensión hidráulica esta en base al sistema de inyección de liquido como aceite agua etc. Esto se refiere a comprimir el liquido a su máxima capacidad siendo este mucho menor que la capacidad de comprimir aire (neumática). Un ejemplo es que el pistón que sube dentro de la cámara de tu amortiguador.

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Mecanismo Mecánicos.Se llama mecanismo mecánico a un conjunto de sólidos resistentes, móviles unos respecto de otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones, llamadas pares cinemáticos (pernos, uniones de contacto, pasadores, etc.), cuyo propósito es la transmisión de las máquinas reales.

Un ejemplo de Mecanismos mecánicos son una grúa o una excavadora son máquinas; pero también lo son una bicicleta, o los cohetes espaciales; sin olvidar tampoco al simple cuchillo, las imprescindibles pinzas de depilar, el adorado ordenador o las obligatorias escaleras. Todos ellos son máquinas y en común tienen, al menos, una cosa: son inventos humanos cuyo fin es reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo.

APLICACIONES:

El mecanismo de tensión de cinta

Es necesario destacar que por carecer en el sistema de video de un prensa-cinta como ocurre en audio, se hace necesario implementar un sistema para mantener la cinta apoyada y ejerciendo cierta presión sobre el cilindro y evitar además las ondulaciones que malogran la grabación y reproducción de la cinta.

El mecanismo móvil

La mayoría de los problemas en el mecanismo móvil son mecánicos por naturaleza, no electrónicos. Las piezas que como las guías de rodillo. Usando el motor de carga se hace rotar el engranaje de leva a cualquier posición. El recorrido total es menos de un giro y es generalmente el engranaje más grande de una VCR. Con el uso de acoplamientos este engranaje está conectado mecánicamente con las piezas que controla como los rodillos guías, los frenos, etc. … La posición de reposo o descanso es justamente la que tiene el mecanismo cuando la máquina está apagada.

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Todos los movimientos del mecanismo actúan sobre el brazo de tensión, durante el rebobinado o el avance rápido, el embrague es bloqueado para lograr un mayor par de tracción necesario para los movimientos.

TORNO Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o viceversa. Este mecanismo se emplea para la tracción o elevación de cargas por medio de una cuerda.

Ejemplos de uso podrían ser: Obtención de un movimiento lineal a partir de uno giratorio en: grúas (accionado por un motor eléctrico en vez de una manivela), barcos (para recoger las redes de pesca, izar o arriar velas, levar anclas...), pozos de agua (elevar el cubo desde el fondo), elevalunas de los automóviles...

POLEA DE GANCHO

La polea de gancho es una variación de la polea simple consistente en sustituir el soporte por una armadura a la que se le añade un gancho; el resto de los elementos básicos (eje, polea y demás accesorios) son similares a la anterior.

El gancho es un elemento que facilita la conexión de la "polea de gancho" con otros operadores mediante una unión rápida y segura. En algunos casos se sustituye el gancho por un tornillo o un tirafondo.

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Concepto de Maquinas.Una máquina es un conjunto de piezas o elementos móviles y fijos, cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin determinado. Se denomina maquinaria (del latín machinarĭus) al conjunto de máquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que da movimiento a un dispositivo.

Se componen de:

Motor: es el mecanismo que transforma la energía para la realización del trabajo requerido.

Conviene señalar que los motores también son máquinas, en este caso destinadas a transformar la energía original (eléctrica, química, potencial, cinética) en energía mecánica en forma de rotación de un eje o movimiento alternativo de un pistón. Mecanismo: es el conjunto de elementos mecánicos, de los que alguno será móvil, destinado a transformar la energía proporcionada por el motor en el efecto útil buscado.

Bastidor: es la estructura rígida que soporta el motor y el mecanismo, garantizando el enlace entre todos los elementos.

Componentes de seguridad: son aquellos que, sin contribuir al trabajo de la máquina, están destinados a proteger a las personas que trabajan con ella. Actualmente, en el ámbito industrial es de suma importancia la protección de los trabajadores, atendiendo al imperativo legal y económico y a la condición social de una empresa que constituye el campo de la seguridad laboral, que está comprendida dentro del concepto más amplio de prevención de riesgos laborales.

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Se clasifican en:

Pueden realizarse diferentes clasificaciones de los tipos de máquinas dependiendo del aspecto bajo el cual se las considere. Atendiendo a los componentes anteriormente descritos, se suelen realizar las siguientes clasificaciones:

Motor ofuente de energía

Mecanismo omovimiento principal

Tipo de bastidor

Máquinas manuales o de sangre. Máquinas eléctricas. Máquinas hidráulicas. Máquinas térmicas.

Máquinas rotativas. Máquinas alternativas. Máquinas de reacción.

Concepto de levasLas levas son mecanismos que permiten convertir el movimiento de rotación uniforme de una leva, dispuesta en el contorno de un disco o sobre una sección cilíndrica, en otro movimiento previamente establecido, que se transmite a otro miembro de cadena cinemática; pudiendo ser una palanca, una corredera, un balancín, etc.

Es un elemento de maquinaria diseñado para generar un movimiento determinado a un seguidor por medio de contacto directo. Es general las levas se montan sobre ejes rotativos, aunque también se usan estacionariamente con un seguidor moviéndose alrededor de estas. Las levas también producen movimiento oscilatorio o pueden convertir movimientos de forma a otra.

Estos mecanismos se emplean en la maquinaria, por su facilidad de diseño para producir cualquier movimiento deseado, por lo que se usan para maquinaria de impresión, maquinaria para fabricar zapatos, tornos automáticos.

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Todos los mecanismos de levas se componen de cuando menos tres eslabones:

1.- La leva que tiene una superficie de contacto curva o derecha.

2.- Seguidor o palpador que a través de una varilla realiza el movimiento producido por el contacto con el perfil de la leva.

3.- Bancada, la cual sirve de soporte y guía a la varilla y a la leva

Clasificación de levas por su forma

Leva de traslado o traslación

El contorno o forma de la leva de traslación se determina por el movimiento especifico del seguidor.

Este tipo de leva es la forma básica, puesto que todas las superficies uniformes o, más frecuentemente, con inclinaciones variables. La desventaja de estas levas, es que se obtiene el mismo movimiento en el orden inverso durante el movimiento de retorno.

Levas de disco

En el caso de las levas de disco, el cuerpo de estas tienen la forma de un disco con el contorno de la leva formando sobre la circunferencia, en estas levas por lo general la línea de acción del seguidor es perpendicular al eje de la leva y hace contacto con la leva con ayuda de un resorte

Levas de tambor o cilíndrica

En las levas de tambor la pista de la leva generalmente se labra alrededor del tambor. Normalmente la línea de acción del seguidor es estas levas es paralela al eje de la leva.

Levas conjugadas

Consiste en dos o más levas empalmadas, se les conoce como levas de acción positiva o tipo York.

Levas de cara o cerrada

En las pistas de la leva se labra en la parte frontal el disco

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Concepto de engranesSe emplea para transmitir movimiento fuerzas entre ejes paralelos, pueden ser considerados como compuesto por un número infinito de engranajes rectos de pequeño espesor escalonado, el resultado será que cada diente está inclinado a lo largo de la cara como una hélice cilíndrica.

La principal desventaja de utilizar este tipo de engranaje, es la fuerza axial que este produce, para contrarrestar esta reacción se tiene que colocar una chumacera que soporte axialmente y transversalmente al árbol.

Las eficiencias de los engranajes, con las pérdidas de potencia consiguientes, originan fuertes variaciones entre la fuerza verdadera suministrada y la carga que se transmite. Las perdidas en cuestión pueden variar, desde 0.5% hasta 80% por engranamiento, lo que depende de los tipos de los engranajes, sistema de lubricación, chumaceras y el grado de precisión de manufactura. Se considera que un engranaje con eficiencia menor del 50% es de diseño defectuoso o que esta incorrectamente aplicado. En engranajes helicoidales externos la eficiencia varía desde 97% a 99.5%

CLASIFICACIÓN DE LOS ENGRANAJES

La más empleada es la que se basa en la situación relativa de los árboles o ejes donde van montados los engranajes, y cuyo movimiento de rotación transmiten.

Ejes paralelos en un mismo plano.

Engranajes cónico-rectos, cónico-helicoidales o espirales.

Engranajes cónico-rectos, y helicoidales y cónico-espirales.

Ejes que se cruzan perpendicularmente.

Engranajes de tornillo-sin-fin, helicoidales, cónico-hipoides

Ejes que se cruzan a cualquier ángulo.

Helicoidales.

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Clases de engranajes

ENGRANES CILINDRICOS:

Todos los tipos de engranajes citados, se resumen en las tres clases o tipos siguientes:

Rectos exteriores o simplemente rectos.

Es el tipo de engranaje más simple y corriente, generalmente, para velocidades medias.

A grandes velocidades si no son rectificados, producen ruido más o menos importante según la velocidad y la corrección de su tallado.

Interiores

Pueden ser con dentado recto, helicoidal o doble-helicoidal. Engranajes de gran aplicación en los llamados “trenes epicicloidales o planetarios”.

Helicoidales

Más silenciosos que los rectos. Se emplean siempre que se trata de velocidades elevadas. Necesitan cojinetes de empuje para contrarrestar la presión axial que originan.

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Doble-helicoidales

Para las mismas aplicaciones que los helicoidales, con la ventaja sobre éstos de no producir empuje axial, debido a la inclinación doble en sentido contrario de sus dientes. Se les denomina también por el galicismo que debe evitarse.

Helicoidales para ejes cruzados

Pueden transmitir rotaciones de ejes a cualquier ángulo, generalmente a 90°, para los cuales se emplean con ventaja los de tornillo-sin-fin, ya que los helicoidales tienen una capacidad de resistencia muy limitada y su aplicación se ciñe casi exclusivamente a transmisiones muy ligeras (reguladores, etc.).

Cremallera

Rueda cilíndrica de diámetro infinito con dentado recto o helicoidal, Generalmente de sección rectangular.

ENGRANAJES CONICOS

Cónico-rectos

Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo recto, por medio de superficies cónicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de intersección de los ejes.

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Cónico-helicoidales

Engranajes cónicos con dientes no rectos.

Cónico-espirales

En los cónico-espirales, la curva del diente en la rueda-plana, depende del procedimiento o máquina de dentar, aplacándose en los casos de velocidades elevadas para evitar el ruido que pro-ducirían los cónico-rectos.

Cónico-hipoides

Para ejes que se cruzan, generalmente en ángulo recto, empleados principalmente en el puente trasero del automóvil y cuya situación de ejes permite la colocación de cojinetes en ambos lados del piñón.

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De tornillo-sin-fin

Pueden considerarse derivados de los helicoidales para ejes cruzados, siendo el tornillo una rueda helicoidal de un solo diente (tornillo de un filete) o de varios (dos o más). La rueda puede ser helicoidal simple o especial para tornillo-sin-fin, en la que la superficie exterior y la de fondo del diente son concéntricas con las cilíndricas del tornillo. Generalmente, el ángulo de ejes es de 900.

Tipos de eslabones.

Un Eslabon es una pieza de un mecanismo o máquina. Los eslabones generalmente se consideran

rígidos. En los mecanismos, los eslabones se deben conectar entre sí para transmitir el movimiento

desde el eslabón impulsor o de entrada hasta el eslabón seguidor o de salida.

CLASIFICACION DE LOS ESLABONES:

Según el número de nodos • Binario • Ternario • Cuaternario

Según el movimiento • Fijo • Manivela • Biela

• Corredera

Según la función • Fijo • Conductor

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• Transductor• Conducido

•Manivela. Eslabón que representa el movimiento rotativo.• Corredera. Eslabón que representa generalmente el movimiento de translación• Biela. Eslabón que representa el movimiento plano general• Conductor. Elemento que Inicia el movimiento.• Conducido. Elemento que recibe el movimiento del conductor• Transductor. Elemento que comunica el conductor con el conducido.

Concepto de Desplazamiento.El desplazamiento es la acción y efecto de desplazar. Este verbo tiene diversos usos, como el hecho de trasladarse (ir de un lugar a otro) y de mover o sacar a alguien o lago de lugar en que esta.

En la náutica, el desplazamiento es el volumen y peso del agua de desaloja un buque y que resulta igual al espacio que ocupa en el agua su casco hasta su línea de flotación.

Basado en el principio de Arquímedes, en el que un principio físico que sostiene que un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido estático. Las unidades utilizadas para medir el desplazamiento son metros y toneladas.

El desplazamiento interno hace referencia aquellas personas que se ven obligadas a hui de sus hogares por alguna crisis.

Definición de Velocidad.La velocidad en la teoría del entrenamiento define la capacidad de movimiento de una extremidad o de parte del sistema de palancas del cuerpo, o de todo el cuerpo con la mayor velocidad posible.

La velocidad se mide en metros por segundo, como, por ejemplo, al cuantificar el valor de la velocidad correspondiente a la acción de mover una parte del sistema de palancas del cuerpo en relación con otra.

La velocidad puede ser un factor determinante directamente, como por ejemplo en, la reacción a la pistola en la salida, o indirectamente, como por ejemplo, en el desarrollo de la energía cinética al saltar. La diferencia entre directa e indirecta es que, con la primera, se busca la velocidad máxima mientras que con la última se requiere alguna velocidad óptima para permitir una expresión máxima de la fuerza adecuada.

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Velocidad De Traslación: Va a estar directamente relacionada con el tiempo, y va a estar determinada por los siguientes factores:

Velocidad de movimiento: Es la capacidad de realizar un movimiento en el menor tiempo posible. Si el movimiento implica todo el cuerpo, se llama "velocidad de movimiento", y dependerá de la velocidad y la frecuencia.

Velocidad de contracción: Es la frecuencia de contracciones musculares determinada por los impulsos nerviosos. Por ejemplo, en una carrera de velocidad, tendrá ventaja el que más veces, y más rápido, contraiga los músculos.

Velocidad De Reacción: Va a ser el tiempo que una persona tarda en reaccionar a un determinado estímulo, y que puede durar entre 0,10 y 0,12 segundos.

Velocidad Mental: Esta considerada como la rapidez de decisión mental para realizar o no algo. Velocidad lineal: Es lo que se tarda en recorrer un espacio en línea recta. Por ejemplo, los

jugadores de baloncesto, deben de tener mucha velocidad lineal para no tardar en llegar al campo del equipo contrario y meter canasta.

Concepto de Aceleración.La aceleración es la acción y efecto de acelerar (aumentar la velocidad). El término también permite nombrar a la magnitud vectorial que expresa dicho incremento de la velocidad en una unidad de tiempo (metro por segundo cada segundo).

La aceleración puede ser negativa; en estos casos, la magnitud expresaría una disminución de la velocidad en función del tiempo.

Es importante distinguir entre la velocidad (que refleja el cambio de posición de un cuerpo respecto al tiempo) y l aceleración (que señala como ha variado dicha velocidad).

La aceleración tangencial es aquella que relaciona la variación de la rapidez con el tiempo.

Ciclo y fase de un movimiento.Trayectoria

Es el lugar geométrico de las posiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo en su movimiento. La trayectoria depende del sistema de referencia en el que se describa el movimiento; es decir el punto de vista del observador.

Desplazamiento

Es la longitud del camino recorrido por un cuerpo y corresponde a la distancia que hay entre un punto inicial y el final de su trayectoria; está representado por la longitud de la línea recta que une el punto inicial con el punto final.

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Dirección

Es el ángulo que forma la trayectoria con un eje imaginario que, por lo general es de forma horizontal.

Sentido

Es aquel que determina si el cuerpo se ha movido hacia la derecha, la izquierda, arriba, abajo o incuso en otras direcciones, aunque esta también determina la dirección a la que dirige el cuerpo.

Elementos que constituye un Mecanismo.Sistema de cuerpos creado artificialmente. Destinado a transformar el movimiento de uno o varios cuerpos, en el movimiento que se quiere imprimir a otros cuerpos.

Eslabón. Elemento generalmente rígido que sirve para la transmisión de movimiento. Nodo. Elemento de un eslabón utilizado para la unir a otro eslabón. Junta o Par Cinemático. Es el elemento o indicativo de la unión de 2 o más eslabones.

SOPORTE: Elemento que permanece inmóvil

PAR CINEMATICO: Unión de dos elementos que están en contacto y que permite su movimiento relativo. Por ej.: el cigüeñal y la biela forman un par Cinemático.

Cadena Cinemática: Conjunto o subjunto de un mecanismo entre si. Por ejemplo, la cadena de transmisión de un vehículo, el mecanismo pistón-biela, etc. Los miembros de una cadena cinemática se denominan eslabones.

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