Teora de Mquinas y MecanismosIng. Ignacio Javier Vazquez Cuevas

Mecanismos

Se llama mecanismo a un conjunto de elementos rgidos, mviles unos respecto de otros, unidos entre s mediante diferentes tipos de uniones, llamadas pares cinemticos , cuyo propsito es la transmisin de movimientos y fuerzas

MecanismosEl mecanismo es un dispositivo que transforma el movimiento en un patrn deseable y por lo general desarrolla fuerzas muy bajas y transmiten poca potencia.

MquinasUna mquina es un conjunto de piezas o elementos mviles y fijos, cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energa o realizar un trabajo.

MquinasUna mquina en general contiene mecanismos que estn diseados para producir transmisin de fuerzas significativas

Fundamentos de Cinemtica de Mecanismos

MECANISMOS DE CUATROBARRASTiene tres eslabones mviles y un eslabn fijo, comnmente llamado tierra. Tiene cuatro juntas de pasador.Eslabn de entradaEslabn acoplador o flotanteEslabn seguidorPuntos trazadores de trayectorias

ELEMENTOS DE LOS MECANISMOSMANIVELA: eslabn que hace una revolucin completa y esta conectado a tierra por un pivoteACOPLADOR: tiene movimiento complejo y no esta conectado a la tierra.SEGUIDOR: Sigue el movimiento de la manivelaBALANCIN: Hace un movimiento oscilatorio y esta conectado a tierraTIERRA: Cualquier eslabn o eslabones fijos en el espacio.

MovimientoLos mecanismos pueden moverse en a) El Plano: es un conjunto de eslabones cuyo movimiento est restringido a un solo plano. Consiste en rotaciones y traslaciones.b) El Espacio: Sus eslabones pueden moverse en diferentes direcciones en el espacio. Consiste en combinaciones de rotaciones respecto a un mximo de tres ejes no paralelos y traslaciones en un maximo de tres direcciones diferentes.

Nmero de EslabonesUn eslabonamiento es un multicuerpo formado por eslabones o barras generalmente consideradas rgidas, conectadas por juntas como pasadores o juntas prismticas, las cuales forman cadenas abiertas, cerradas o compuestas Un eslabn se define como un cuerpo rgido que tiene dos o ms elementos conectados a otros cuerpos con el propsito de transmitir fuerzas o movimientos.

Juntas Pares

Los eslabones que componen un mecanismo se conectan por medio de juntas o pares cinemticos, los cuales se definen como la conexin entre dos o ms eslabones que permiten algn movimiento potencial entre los eslabones conectados en un mecanismo.Los Pares se clasifican en:Par cinemtico superior o de unin media: los elementos acoplados estn en contacto por medio de un punto o una recta, como en el caso de los engranajes, discos de levas, guiadores. Tienen mltiples grados de libertad. *Cierre de Forma y Cierre de Fuerza

Par SuperiorContacto en un puntoContacto por ranuraContacto triple

Par InferiorPar cinemtico inferior o de unin completa: los elementos hacen contacto superficial debido a que la geometra de acoplamiento en los pareados es idntica. Se clasifican en:

Identifica el tipo de par en cada Mecanismo

Par Inferior

Cadena Cinemtica: A la combinacin de eslabones y pares (juntas) sin un eslabn fijo se les llama cadena cinemtica, la cual es un ensamble de eslabones y juntas interconectados (multicuerpo) de modo que proporcionen un movimiento de salida controlado en respuesta a un movimiento de entrada proporcionado. Cadenas compuestas: se forman de eslabones binarios y miembros de otro orden para formar dos o ms circuitos cerrados.Las cadenas cinemticas se clasifican en: Cadenas cerradas: cada eslabn esta conectado a dos o ms eslabones formando un lazo cerrado.Cadenas abiertas: cada eslabn se conecta a otro eslabn formando un solo lazo abierto

Grados de Libertad ( GDL ) Los grados de libertad (GDL) de un cuerpo rgido se definen como el nmero de parmetros independientes requeridos para especificar la posicin que tiene cada eslabn, relativa a un marco de referencia o a un punto fijo Para determinar el GDL de estos cuerpos se debe considerar de cuntas maneras distintas pueden moverseEn un plano bidimensional hay 3 GDL, es decir, la barra puede trasladarse a lo largo del eje de X, trasladarse a lo largo del eje de Y y puede rotarse sobre su centroide. En el espacio se tienen 6 GDL, es decir, tres movimientos transmitidos a lo largo del los ejes X, Y, y Z y tres movimientos rotacionales alrededor de los ejes X, Y, Z respectivamente.

Ecuacin de GrueblerPara encontrar el nmero de grados de libertad para un mecanismo planar se aplica la ecuacin de Gruebler [9]:

Donde: GDL = indica los grados de libertad del mecanismoL = es el nmero de eslabonesJ1= es la suma del nmero de juntas de pasador ms el nmero de juntas deslizantesJ2=es la suma del nmero de semijuntas

As, s se desea obtener el nmero de grados de libertad de los siguientes eslabonamientos se tiene que:

EJERCICIOS

Modificacin de KutzbachEs utilizada para encontrar los grados de libertad de un mecanismo incluyendo adems de las ya consideradas en la ecuacin de Gruebler, las juntas de rodamiento y deslizamiento:

Donde: GDL = indica los grados de libertad del mecanismon = es el nmero de eslabonesP1= es la suma del nmero de juntas de pasador ms el nmero de juntas deslizantes.P2=es el nmero de juntas de contacto de rodamiento con deslizamiento (aquellas que permiten dos grados de movimiento relativo a travs de la junta)

Tipos de Mecanismos de Cuatro BarrasManivela-OsciladorEslabn de arrastre Doble manivelaDoble OsciladorEslabonamiento Paralelogramo