INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD JUÁREZ

MATERIA.

MECANISMOS

TEMA:

UNIDAD # 5

PROF.

GONZALO FLORES

ALUMNO.

MARCOS SANTIAGO DOMÍNGUEZ

FECHA DE ENTREGA

25 / NOVIEMBRE / 2012

Objetivo.

El alumno comprenderá las aplicaciones y determinar de los resultados de los siguientes temas. Clasificación

de problemas en la síntesis de mecanismos, espaciamiento de los puntos de precisión (exactitud) para la

generación de funciones, diseño grafico y analítico de un mecanismos de cuatro barras articuladas como un

generador de funciones y para la guía de cuerpos, síntesis analítica empleando números complejos,

consideraciones prácticas en la síntesis de mecanismos y aplicación de software en la síntesis de mecanismos.

TEORÍA.

El problema inicial en el diseño de un sistema mecánico es, por consiguiente, la comprensión de su cinemática.

Cinemática es el estudio del movimiento, independientemente de las fuerzas que lo producen. De manera más

especifica, la cinemática es el estudio de la posición, el desplazamiento, la rotación, la rapidez, la velocidad y la

aceleración. El estudio del movimiento planetario u orbital

El diseño y el análisis son dos aspectos completamente distintos en el estudio de los sistemas mecánicos. El

concepto comprendido en el término "diseño" podría llamarse más correctamente síntesis, o sea, el proceso de

idear un patrón o método para lograr un propósito dado. Diseño es el proceso de establecer tamaños, formas,

composiciones de los materiales y disposiciones de las piezas de tal modo que la máquina resultante desempeñe

las tareas prescritas.

Es preciso tener siempre en mente que aunque la mayor parte de los esfuerzos realizados se dediquen al

análisis, la meta real es la síntesis, es decir, el diseño de una máquina o un sistema. El análisis es una simple

herramienta y, sin embargo, es tan vital que se usará inevitablemente como uno de los pasos en el proceso de

diseño.

ESPACIAMIENTO DE LOS PUNTOS DE PRECISIÓN (EXACTITUD) PARA LA GENERACIÓN DE

FUNCIONES

ESPACIAMIENTO DE CHEBYCHEV

Entre los puntos se presentarán desviaciones, conocidas con el nombre de errores estructurales. Uno de los

problemas del diseño de eslabonamiento consiste en seleccionar un conjunto de puntos de precisión para

utilizarlos en la síntesis, de tal modo que se minimice el error estructural.

El mejor espaciamiento de estos puntos es el llamado espaciamiento de Chebychev. Para n puntos en el

intervalo X0 ≤ X ≤ Xn+1 el espaciamiento Chebychev, según Freudensteín y. Sandor, es: en donde Xj son los

puntos de precisión.

Puntos de precisión

Es posible especificar hasta cinco valores para Ø2, llamados puntos de precisión, y encontrar en ocasiones un

eslabonamiento que satisfaga la relación deseada para la función y luego seleccionar de dos a cinco puntos de

precisión a partir de la gráfica para utilizarlos en la síntesis.

Espaciamiento Chebychev (grafica)

Como ejemplo, supóngase que se desea idear un eslabonamiento para generar la función

y = x.8

Para el intervalo 1 ≤ x ≤ 3, usando tres puntos de precisión. Entonces, partiendo de la ecuación (l), los tres

valores de x son

X1 = ½ (1 + 3) – ½ (3 – 1) cos ∏ (2-1) / (2)(3)

X1 = 2- cos ∏ /6 = 1.134

X2 = 2- cos 3∏ /6 = 2

X3 = 2- cos 5∏ /6 = 2.866

Los valores correspondientes de y se encuentran basándose en la (b) y son

y1 = 1.106, y2 = 1.741, y3 = 2.32 2

Espaciamiento de eslabonamiento de 4 barras

GENERACIÓN DE LA FUNCIÓN

Una clasificación importante de los problemas de síntesis que surge en el diseño de los eslabonamientos es la

llamada generación de la función.

Un ejemplo sencillo es el de sintetizar un eslabonamiento de cuatro barras para generar la función y = f (x). En

este caso, x representaría el movimiento de la manivela de entrada y el eslabonamiento se diseñaría de tal modo

que el movimiento del oscilador de salida sea una aproximación de la función y

Diseño grafico y analítico de un mecanismos de cuatro barras articuladas como un generador de funciones y

para la guía de cuerpos.

Por ejemplo los mecanismos biela-manivela-corredera y los mecanismos de leva y seguidor recíprocamente se

emplean para la generación de funciones lineal a angular o angular a lineal. El tren de válvulas de un motor de

combustión interna es un ejemplo de un mecanismo empleado para la generación de una función angular a

lineal.

En la generación de trayectorias se requiere un mecanismo para guiar un punto (denominado punto

trazador). A lo largo de una trayectoria especifica

En la guía de cuerpos se especifican tanto la posición de un punto en un cuerpo móvil como la orientación

angular de este ultimo. Los mecanismos de leva y seguidor, los engranes sencillos, las bandas y poleas y

dispositivos similares no son capaces de proporcionar una guía general de cuerpos ya que los puntos en los

eslabones de estos mecanismos se mueven ya sea sobre un arco circular o a lo largo de una línea recta.

SÍNTESIS ANALÍTICA EMPLEANDO NÚMEROS COMPLEJOS

El estudio de los mecanismos planos articulados consistió en analizar el mecanismo, es decir, determinar el

movimiento de todos sus puntos (trayectorias y formas de ser recorridas), provocadas por las condiciones

cinemáticas de la barra conductora. Se conocen, por tanto, las dimensiones de los eslabones del mecanismo. El

problema inverso y que hay que abordar, necesariamente, a la hora de diseñar un mecanismo, se conoce con el

nombre de síntesis de mecanismos.

Por medio de la síntesis cinemática de mecanismos se trata de averiguar el mecanismo físico (dimensiones y

disposición de sus elementos) que engendra el movimiento predeterminado de un punto o de un conjunto de

puntos.

Los métodos de síntesis numérica seleccionados, para realizar una comprobación de su utilidad, son: ƒ La

síntesis utilizando la ecuación de Freudenstein, que permite establecer una relación entre la evolución angular

de la barra conductora y la conducida en un mecanismo de cuatro barras. ƒ La síntesis de Bloch que, aplicando

la técnica de los números complejos, permite dimensionar un cuadrilátero articulado a partir de la velocidad

angular y la aceleración angular de sus barras.

La síntesis de numérica de Freudenstein es una herramienta muy empleada en la síntesis de mecanismos de

cuatro barras.

CONSIDERACIONES PRÁCTICAS EN LA SÍNTESIS DE MECANISMOS

Junta de pasador simple Su configuración de perno a través de un hueco conduce a la captura de una película de

lubricante entre las superficies de contacto cilíndricas. Ejemplo: mecanismo limpiaparabrisas. Juntas de

corredera Estos elementos requieren una ranura o varilla rectas cuidadosamente maquinadas. Los cojinetes con

frecuencia se hacen ad hoc, aunque pueden conseguirse cojinetes de bolas lineales para sostener ejes templados.

La lubricación es difícil de mantener ya que el lubricante no es capturado por configuración y debe ser provisto

de nuevo al correr la junta.

Ejemplo: los pistones en los cilindros de un motor.

SEMIJUNTAS

Experimentan aún más agudamente los problemas de lubricación de la corredera debido a que por lo general

tienen dos superficies curvadas de manera opuesta en contacto lineal, que tienden a expulsar la capa de

lubricante en la unión. Ejemplo: las válvulas de un motor que se abren y cierran por juntas de leva-seguidor

SÍNTESIS CUALITATIVA

Esto significa la creación de soluciones potenciales en ausencia de un algoritmo bien definido que configure o

pronostique la solución.

SÍNTESIS DE TIPO

Se refiere a la definición del tipo apropiado de mecanismo mejor adaptado al problema, y es una forma de

síntesis cualitativa.

SÍNTESIS CUANTITATIVA O ANALÍTICA Significa la generación de una o más soluciones de un tipo

particular que se sabe es adecuado para el problema, y para el cual está definido un algoritmo de síntesis.

SÍNTESIS DIMENSIONAL

Es la determinación de los tamaños (longitudes) de los eslabones necesarios para realizar los movimientos

deseados.

APLICACIÓN DE SOFTWARE EN LA SÍNTESIS DE MECANISMOS.

solidworks

SAM 6.1

MATLAB

Pasos para diseñar una polea en el software

Se selecciona un nuevo documento para inicia el diseño en solidworks

Figura # 1

Figura # 4

1. Seleccionar el croquis.

2. El plano.

3. Opciones de geometrías.

4. Trazar dos líneas en el origen como se muestra en numero 4.

5. Dibujar un círculo según las características del diseño.

6. Cota inteligente para determinar las dimensiones.

7. Recortar entidades.

8. Simetría de identidad.

9. Matriz lineal de croquis.

10. Trazar la polea con las dimensiones requeridas.

11. Se selecciona todas las líneas del croquis presionando la tecla ctrl, incluyendo la línea vertical.

12. Dar clik en simetría de identidad.

13. Dar clik en operaciones

14. Croquis definido.

15. Dar clik en revolución saliente / base.

16. Dar clik en si.

17. Se mostrara la polea

18. Dar clik en la palomita

19. Polea definida

El sistema de poleas y banda es una forma simple, barata y efectiva de transmitir movimiento entre dos ejes.

Normalmente los ejes son paralelos y giran en el mismo sentido, pero es posible, mediante el uso de bandas

planas, hacerlos girar en sentidos opuestos y con ciertas restricciones, también es posible transmitir entre ejes

colocados a 90°.

Este sistema ofrece flexibilidad en la distancia entre los centros de los ejes, su montaje no exige una alineación

tan precisa como otros sistemas, no requiere lubricación, requiere poco mantenimiento y la elasticidad de la

banda amortigua cargas pico y vibraciones torsionales. Se pueden emplear bandas con superficie de contacto

lisa (planas o de sección trapezoidal) que no generan ruido ni vibraciones o poleas y bandas dentadas para

evitar el deslizamiento.

Poleas de análisis

Grafica de desplazamiento línea.

Grafica de desplazamiento podemos observar los intervalos en la cual la polea tiene un desplazamiento línea,

iba desde los 11.4 hasta 15.4 pulgadas.

Grafica de velocidad lineal.

En la grafica de la velocidad lineal se observa que la velocidad es constante de tal manera solo se grafico una

línea recta

Grafica de la aceleración lineal

La aceleración es constante no cambia de tal manera solo es una línea recta.