MECANISMOS
(AED-1043)
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INTRODUCCION A LOS MECANISMOS
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Análisis y Síntesis Cinemática de Mecanismos: Clasificación y Grados de Libertad, Apuntes de Ingeniería Mecánica
Una introducción al análisis y síntesis cinemática de mecanismos, explorando la clasificación de mecanismos según su función, los tipos de movimiento que pueden realizar y el concepto de grados de libertad. Se incluyen ejemplos de mecanismos de transmisión, transformación y regulación del movimiento, así como una explicación detallada de la cadena cinemática y la ecuación de grüebler para determinar la movilidad de un mecanismo.
Tipo: Apuntes
2023/2024
1 / 91
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MECANISMOS
(AED-1043)
UNIDAD I
INTRODUCCION A LOS MECANISMOS
1.1 GENERALIDADES DE MECANISMOS
Hace mucho tiempo que el ser humano se planteó la necesidad de realizar trabajos que
sobrepasaban su propia capacidad física o intelectual. Ejemplos tenemos a millares:
mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a
grandes distancias, extraer sidra de la manzana, cortar árboles, resolver gran número de
problemas en poco tiempo... Para solucionar estos grandes retos se inventaron las
máquinas : 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 escalera.
Fragua hidráulica. La fuerza del agua
movía el martillo, facilitando la labor
para elaborar todo tipo de herramienta
Se llama mecanismo 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, y de su estudio se ocupa la
Teoría de mecanismos.
En resumen el análisis cinemático es
simplemente el medio empleado para obtener
las respuestas que caracterizan el movimiento
del mecanismo y la síntesis cinemática es el
medio utilizado para encontrar la geometría de
un mecanismo quede las características de
movimiento deseado
Definicones
CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS
Mecanismos
de
transmisión
del
movimiento
Trasmiten el
movimiento
la fuerza y
la potencia
producidos
por un
elemento
motriz a
otro punto
Mecanismos de transmisión
lineal:
Polea (fija o móvil)
Polipasto
Palanca
Mecanismos de transmisión
circular:
Ruedas de fricción
Ruedas de poleas con correa
Engranajes
Tornillo sin fin
Sistema de engranajes con
cadena
Mecanismos
de
transformac
ión del
movimiento
Transforma
n un
movimient
o circular
en
rectilíneo,
o viceversa
Mecanismos que transforman el
movimiento circular en rectilíneo
o viceversa:
Manivela – torno
Piñón – cremallera
Tornillo - tuerca
Mecanismos que transforman el
movimiento circular en
rectilíneo alternativo, o
viceversa:
Biela – manivela
Leva y excéntrica
Cigüeñal
CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS
MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL
Palanca
Es una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo. En un punto de la barra se aplica
una fuerza, (F), con el fin de vencer una resistencia, (R), que actúa en otro punto de la barra.
La palanca se encuentra en equilibrio cuando el producto de la fuerza, (F), por su distancia ,
(d), al punto de apoyo es igual a la resistencia, (R), por su distancia, (r), al punto de apoyo.
Ley de la palanca F. d = R. r
La fuerza, (F), es tanto menor cuanto mayor es la distancia, (d), a la que se aplica.
Tipos de palancas
Polea fija
Es una rueda ranurada que gira en torno a un eje sujeto
a una superficie fija. Por la ranura se hace pasar una
cuerda, cadena o correa que permite vencer, de forma
cómoda, una resistencia,(R), aplicando una fuerza,(F).
Se encuentra en equilibrio cuando la fuerza
aplicada,(F), es igual a la resistencia ,(R), que
representa la carga. F=R
Sirve para elevar y bajar cargas con facilidad. Grúas sencillas, aparatos
de musculación, etc..
Polea
móvil
Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales se
encuentra fija, mientras que la otra puede
desplazarse linealmente.
Se encuentra en equilibrio cuando se cumple la
siguiente igualdad: F = R/
Este tipo de poleas permite elevar cargas con
menos esfuerzo.
Sistema de poleas con correa
Son dos poleas o ruedas situadas a
cierta distancia, cuyos ejes suelen
ser paralelos, que giran
simultáneamente por efecto de una
correa. El giro de un eje se trasmite
al otro a través de las poleas
acopladas. Las dos poleas y, los dos
ejes giran en el mismo sentido.
La relación entre las velocidades de giro de ruedas o poleas depende del
tamaño de éstas y se expresa así: V
1
. d
1
= V
2
.d
2
V
1
y V
2
son las
velocidades de las ruedas motriz y conducida; d
1
y d
2
los diámetros
correspondientes.
Las velocidades de giro de ruedas o poleas se mide en vueltas, o
revoluciones, por minuto ( rpm ) o por segundo ( rps ).
Los diámetros se expresan en milímetros o centímetros.
Tren de poleas con correa
Se trata de un sistema formado por
más de dos ruedas. El movimiento
del eje 1 se trasmite al eje 2 a
través de las poleas 1 y 2. Las
poleas 2 y 3 copladas al mismo eje
giran con igual velocidad. Por
último la polea 3 trasmite a la
polea 4 el movimiento.
La relación entre las velocidades de las ruedas motriz (1) y conducida
(4) puede expresarse por:
Los tipos de correas pueden ser plana, redonda o trapecial.
Tren de engranajes
Es un sistema formado por más de dos
engranajes.
La relación entre las velocidades de
las ruedas motriz (1) y conducida (4)
depende de la ecuación:
Tornillo sin fin
Sistema formado por un tornillo que se engrana a
una rueda dentada helicoidal, cuyo eje es
perpendicular al eje del tornillo. Por cada vuelta del
tornillo sin fin acoplado al eje motriz, la rueda
dentada acoplada al eje de arrastre gira un diente.
Este sistema permite una gran reducción de la
velocidad.
Sistema de engranajes con cadena
Sistema formado por dos ruedas dentadas
de ejes paralelos, situadas a cierta
distancia, y que giran simultáneamente
por efecto de una cadena o correa dentada
engranada a ambas. La ecuación que
relaciona velocidades es:
Este sistema permite trasmitir grandes potencias sin pérdida de
velocidad, ya que no existe deslizamiento entre cadena y rueda dentada.
MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL
MOVIMIENTO CIRCULAR EN RECTILÍNEO
Sistema piñón-cremallera
Cuando la rueda dentada gira, la cremallera
se desplaza con movimiento rectilíneo.
El mecanismo permite transformar el
movimiento rectilíneo de la cremallera en un
movimiento circular del piñón. Es por tanto
un mecanismo reversible.
Sistema tornillo-tuerca
Si el tornillo gira y se mantiene fija la
orientación de la tuerca, ésta avanza con
movimiento rectilíneo por el eje roscado; y
viceversa.
Conjunto manivela-torno
La manivela es una barra unida al eje al que
hace girar. La fuerza necesaria para que gire
el eje es menor que la que habría que
aplicarle directamente. El mecanismo en que
se basa éste dispositivo es el torno, que
consta de un tambor que gira alrededor de su
eje con el fin de arrastrar un objeto.
Se cumple esta ecuación: F. d = R. r
F = R. r / d
Si la relación entre r y d es pequeña el torno permite levantar pesos con
poco esfuerzo.