56762027 1 Introduccion Al Estudio de MECANISMOS

Introduccin al estudio de MECANISMOS

MECANISMOS. Introduccin al estudio de los mecanismos

ndiceIntroduccin general a la asignatura.Evolucin histrica de mquinas y mecanismos.Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos:Mquinas y mecanismos.Eslabones.Pares.Cadena cinemtica.Grados de libertad de un mecanismo: Movilidad.Inversin de mecanismos.Ampliacin de los pares.Ciclo, perodo y fases del movimiento.


Introduccin general a la asignaturaAl observar el movimiento de una mquina se descubre un conjunto mecnico de miembros (idealizado como rgidos), que reciben energa de alguna forma y la emplean para conseguir un fin determinado (transmitir potencia o realizar movimiento).


Introduccin general a la asignaturaLuego para el estudio de una mquina, se hace necesario el estudio de las fuerzas que han de aplicarse para conseguir la finalidad propuesta y el estudio del movimiento de las partes que constituyen dicha mquina. De esta forma, se deber estudiar las trayectorias recorridas por determinados puntos que pertenecen a diferentes rganos de las mquinas, y la forma en que se recorren dichas trayectorias: velocidades y aceleraciones; en definitiva si el estudio se centra en el movimiento de una mquina (o de un elemento) prescindiendo de sus causa se hablar de cinemtica de las mquinas.Por el contrario, si lo que interesa es el estudio de las fuerzas, ligado al efecto producido (el movimiento), se abarca la disciplina de la dinmica de mquinas.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Mquinas y mecanismos.Mquinas y mecanismos.Mquina: Reulaux define mquina como una "combinacin de cuerpos resistentes de manera que, por medio de ellos, las fuerzas mecnicas de la naturaleza se pueden encauzar para realizar un trabajo acompaado de movimientos determinados".Mecanismo: Por otra parte, define mecanismo como una "combinacin de cuerpos resistentes conectados por medio de articulaciones mviles para formar una cadena cinemtica cerrada con un eslabn fijo, y cuyo propsito es transformar el movimiento.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. EslabonesEslabones: En la definicin tanto de mquina como de mecanismo (segn Reuleaux) se habla de una "combinacin de cuerpos resistentes", estos cuerpos resistentes que son elementos constitutivos del mecanismo reciben, de forma genrica, el nombre de eslabones pudiendo adquirir nombres particulares dependiendo de la funcin que realicen.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Pares cinemticos.Pero los eslabones deben estar unidos entre s "por medio de articulaciones mviles" es decir de forma que se permita el movimiento relativo entre ellos. A estas uniones mviles de dos eslabones entre s se las denomina pares cinemticos o simplemente pares.Los pares se clasifican segn la naturaleza del contacto en:Pares superiores: El contacto es lineal o puntual.Pares inferiores: El contacto es superficial.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Pares cinemticos.Par giratorio o rotativo: Slo permite rotacin relativa y por consiguiente un slo grado de libertad.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Pares cinemticos.Par prismtico: Permite nicamente movimiento relativo de deslizamiento. Tambin posee un nico grado de libertad; la longitud del deslizamiento (el desplazamiento).


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Pares cinemticos.Par de tornillo o par helicoidal: Permite los movimientos relativos de rotacin y traslacin aunque posee un slo grado de libertad por estar los dos movimientos relacionados entre s.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Pares cinemticos.Par cilndrico: Permite la rotacin angular y la traslacin pero de forma independiente, por lo que posee dos grados de libertad.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Pares cinemticos.Par esfrico o de rtula: Posee tres grados de libertad, una rotacin segn cada uno de los ejes de coordenadas.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Pares cinemticos.Par plano: Posee tres grados de libertad, dos correspondientes a los desplazamientos sobre el plano y uno al giro segn un eje perpendicular al plano.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Pares cinemticos.Los dems 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.


Ejercicio: Identificacin de pares


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Cadenas cinemticas.En la definicin de Reuleaux de mecanismo se incluye ya la definicin de cadena cinemtica: "agrupacin de varios eslabones unidos por medio de pares cinemticos".Cuando cada eslabn de la cadena cinemtica se conecta al menos con otros dos, esta forma uno o ms bucles cerrados, definindose una ( varias) cadena cinemtica cerrada, en caso contrario se tiene una cadena cinemtica abierta.Para que una cadena cinemtica se convierta en mecanismo, se necesita que "un eslabn est fijo", de forma que el movimiento de todos los dems puntos se medir con respecto al eslabn que se considere fijo.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Movilidad.Se denomina nmero de grados de libertad de un mecanismo movilidad del mismo, al nmero de parmetros de entrada que se debe controlar independientemente con el fin de llevar al mecanismo a una posicin en particular.Si un mecanismo plano posee n eslabones, cada uno de ellos, antes de conectarse, poseer tres grados de libertad, excepto el eslabn fijo bancada. Luego antes de conectarse, el nmero de grados de libertad ser de:3 (n-1)A medida que se van conectando eslabones por medio de pares, se est restringiendo el movimiento relativo entre ellos por lo tanto, una vez conectados todos los eslabones, el nmero de grados de libertad del mecanismo ser:m = 3 (n-1) -2 j1-j2Siendo:m: grados de libertad del mecanismo.n: nmero de eslabones del mecanismo.j1: n. de pares con un grado de libertad (restringe otros dos).j2: n. de pares con dos grados de libertad (restringe uno). Esta ecuacin se conoce como el criterio de KUTZBACH para movilidad de mecanismos planos.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Movilidad.El criterio de Grbler: es el mismo que el de Kutzbach pero siendo j2 = 0 (slo pares que permitan un slo movimiento relativo entre eslabones) y haciendo la movilidad igual a la unidad:1 = 3 (n - 1) - 2 j13 n - 2 j1 -4 = 0

Si el mecanismo fuese espacial, las expresiones matemticas de los criterios de Kutzbach y Grbler seran las siguientes:

m = 6 (n-1) - 5 j1 - 4 j2 - 3 j3 - 2 j4 - j56 n - 5 j1 - 7 = 0


Ejercicio: Estudio de la movilidad de diferentes mecanismos.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Inversin cinemtica.Como ya se ha comentado, cuando se elige un eslabn fijo para una cadena cinemtica, esta se transforma en un mecanismo. Si en vez de elegir un eslabn, se elige otro, el movimiento relativo entre los diferentes eslabones no se altera, pero el movimiento absoluto cambia drsticamente. El proceso de elegir como referencia (bancada) diferentes eslabones de una cadena cinemtica se denomina inversin cinemtica del mecanismo.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Ampliacin de pares.Cuando anteriormente se habl de los pares, se coment que estos determinan el movimiento relativo entre los eslabones que unen, pero no se dijo nada respecto a su geometra.El tamao y la forma de los elementos de enlace, no influyen en el movimiento relativo de los eslabones unidos por el par; as, al simplemente ampliar el tamao de los elementos de enlace, se puede cambiar el aspecto de la mquina de forma que esta sea irreconocible, pero sin alterar lo ms mnimo sus propiedades cinemticas.


Conceptos bsicos en el estudio de mecanismos. Ciclo, perodo y fase.Cuando todas las partes de un mecanismo, despus de pasar por todas las posiciones posibles, vuelven a sus posiciones relativas originales, se dice que se ha completado un ciclo de movimiento. El tiempo empleado en completar dicho ciclo, se denomina periodo. Las posiciones ocupadas por los elementos del mecanismo en cualquier instante del ciclo se denominan fases.


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