Post on 02-Mar-2018
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
1/49
Mecanismos
1
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
Unidad I Introduccin
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
2/49
2
Unidad 1: Introduccin
Unidad 2: Anlisis Cinemtico
Unidad 3: Engranes y trenes de engranes
Unidad 4: Sntesis
Programacin del curso
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
3/49
3
Unidad I Introduccin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
4/49
4
1. Introduccin
1.1 Tipos de mecanismos
1.2 Tipos de estudios1.3 Conceptos bsicos
1.3.1 Eslabn
1.3.2 Articulacin
1.3.3 Cadena cinemtica
1.4 Grado de libertad o movilidad1.4.1 Concepto
1.4.2 Criterio Kutzbach-Gruebler
1.4.3 Casos y excepciones
1.5 Diagrama cinemtico
1.6 Inversin cinemtica1.7 Leyes de Grashof
1.8 Puntos muertos
1.9 Angulo de transmisin
1.10 Trenes de engranes
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
5/49
5
1.1 Tipos de mecanismos Mecanismos de lnea recta: son aquellos en los
que algn punto del mecanismo describe unaparte de su trayectoria que se aproxima a unalnea recta. Por ejemplo: mecanismos de Watt,Roberts y Chebychev.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
6/49
6
Mecanismos de retorno rpido: son aquellos en losque el tiempo invertido en la carrera de ida es
diferente al invertido en la carrera de vuelta. Porejemplo: mecanismos de Whitworth y manivela-biela-corredera excntrico.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
7/49
7
Mecanismos de yugo escocs: son aquellos queconvierten el movimiento de rotacin en un
movimiento lineal deslizante, o viceversa.
Mecanismos de paralelogramo: son aquellos quecrean movimiento paralelo por medio de eslabonesque forman paralelogramos.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
8/49
8
Mecanismos de movimiento intermitente: sonaquellos que generan una secuencia de
movimientos (angular o lineal) con detenciones opausas. Ejemplos: Leva-seguidor, Ginebra, rueda ytrinquete.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
9/49
9
1.2 Tipos de estudios
Anlisis: se necesitan identificar sus componentes
para entender su movimiento. se divide en ANLISISCINEMTICO y ANLISIS DINMICO.
Sntesis: se necesita disear un mecanismo de talmanera que realice una tarea especfica. Abordaproblemas no estructurados de gran complejidad
matemtica. Se da el movimiento y se deseaencontrar el mecanismo y sus dimensiones
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
10/49
1.3 Conceptos bsicos
Estructura: Son eslabones interconectados que
soportan cargas pero no permiten movimientorelativo entre sus eslabones rgidos, es esttico:puentes, vigas, carcasas.
10Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
11/49
11
Mquina: Son un conjunto de mecanismos queestn diseados para proporcionar fuerzas y
transmitir potencia: lavadora, carros.
Mecanismo: Es un dispositivo que transforma elmovimiento y transmite potencia. Permite el
movimiento relativo entre eslabones: manivela-biela-corredera de los motores de combustininterna.
Robot: Son dispositivos multifuncionales yreprogramables.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
12/49
12
Eslabn: Es un cuerpo rgido que posee al menosdos nodos, que son puntos de unin con otros
eslabones.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
13/49
13
Manivela: Es un eslabn que efecta unarevolucin completa.
Balancn: Es un eslabn que tiene una rotacinoscilatoria (vaivn).
Biela (o acoplador): Es un eslabn que tienen unmovimiento complejo (rotacin y traslacin).
Fijo, bastidor, tierra: Es un eslabn que estnsujetos al espacio sin movimiento en relacin a unmarco de referencia.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
14/49
14
Articulacin, unin o junta: Es una conexin entredos o mas eslabones en sus nodos, la cual permiteel movimiento relativo.
Pueden simplificarse en dos tipos:
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
15/49
15
Junta implcita: Se presenta cuando mas de doseslabones se encuentran sujetos mediante el
mismo nodo.
Junta redundante: Aquella que al ser retirada nomodifica el movimiento del mecanismos.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
16/49
16
Junta completa o par inferior: Es una junta con 1grado de libertad. Por ejemplo, la articulacin de
revolucin y prismtica.
Semijunta o par superior: Es donde existe
contacto entre los eslabones en un punto o unalnea. una junta con 2 grados de libertad dondeexiste rodamiento y deslizamiento. Por ejemplo,par leva-seguidor, engrane o perno-ranura.
Rodamiento
sin
deslizamiento
Rodamiento
con
deslizamiento
Rotacin y
traslacin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
17/49
17
Grado de libertad o movilidad: Es el nmero de
parmetros independientes requeridos paradefinir la posicin instantnea del mecanismo.Movilidad es le numero de entradas que senecesitan para proporcionar una salida predecible.
1.4 Grado de libertad o movilidad
Este nmero n (gdl) puede ser calculado para uneslabn en el plano o en el espacio como:
Nmero de grados de libertad mximos: 3 planar y 6 espacial nmero de restricciones impuestas por le tipo de articulacin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
18/49
18
3 1 2
La ecuacin de Kutzbach-Gruebler es la utilizada paracalcular el numero de grados de libertad en
mecanismos planos como:
Donde:
Nmero de grados de libertad Nmero de eslabones incluyendo el fijo
Nmero de juntas completas o pares inferiores (1 gdl)Nmero de semijuntas o pares superiores (2 gdl)
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
19/49
19
La ecuacin de Kutzbach-Gruebler paraeslabonamientos espaciales esta definida como:
3 1 5 4 3 2 Donde: Nmero de semijuntas con 3 gdl
Nmero de semijuntas con 4 gdlNmero de semijuntas con 5 gdl
O tambin, en forma mas general:
( 1)
=
Nmero de articulacionesNmero de grados de
libertad de la articulacin i
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
20/49
20
Existen tres posibilidades:
> 0 Existe movimiento relativo entre los eslabones y esun mecanismos
0 No existe movimiento relativo y es una estructura < 0 No existe movimiento relativo y algunos esfuerzos
pueden estar presentes durante el ensamble y se le
denomina estructura estticamente indeterminada osobre restringida
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
21/49
21
1.5 Diagrama esquemtico
La visualizacin del movimiento de loscomponentes de un mecanismo
Es una representacin esquemtica simplificada
del mecanismo real de modo que se muestran loscomponentes importantes con sus dimensionesprincipales que influyen en el movimiento delmecanismo. Facilita:
El clculo del nmero de grados de libertad omovilidad del mecanismo
Estudios cinemticos y dinmicos del mecanismo
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
22/49
22
Pasos para la realizacin del diagrama cinemtico
1) Identificar la bancada o la tierra
2) Identificar todos los dems eslabones
3) Identificar las uniones o articulaciones
4) Identificar los puntos de inters
5) Elabore el diagrama cinemtico
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
23/49
23
A partir de los diagramas cinemticos mostrados,
determine el nmero de grados de libertad ydetermine si es un mecanismo o una estructura
Ejemplo
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
24/49
24
Solucin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
25/49
25
EjercicioA partir de los diagramas cinemticos mostrados,
determine el nmero de grados de libertad ydetermine si es un mecanismo o una estructura
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
26/49
26Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
27/49
27
Solucin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
28/49
28
EjemploDetermine el nmero de grados de libertad de los
mecanismos mostrados abajo:
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
29/49
29
Solucin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
30/49
30
Genere el diagrama cinemtico y determine el nmero
de grados de libertad de los mecanismo mostradosabajo:
Ejercicio
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
31/49
31
Solucin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
32/49
32
Casos excepcionales (paradojas)
Genere el diagrama cinemtico y determine el nmerode grados de libertad de los mecanismo mostradosabajo:
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
33/49
33
?
?
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
34/49
34
1.6 Inversin cinemtica
Existen 2 tipos de mecanismos bsicos de los cuales se
derivan todos los dems mecanismos: Mecanismo de 4barras y el mecanismo manivela-biela-corredera.
Si se permite mover el eslabn que originalmenteestaba fijo en un mecanismo y se fija otro eslabn, sedice que el mecanismo se invierte.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
35/49
35
Inversiones del mecanismo de 4 barras:
Doble balancn
Doble manivela
Manivela balancn
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
36/49
36
Inversiones del mecanismo de manivela-biela-corredera:
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
37/49
37
1.7 Leyes de Grashof
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
38/49
38
Aplicacin de la ley de Grashof
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
39/49
39Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
40/49
40
1.8 Puntos muertos
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
41/49
41Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
42/49
42
1.9 ngulo de transmisin
Se define como el ngulo que se forma entre el
eslabn conector 3 y el eslabn de salida 4.
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
l l d l l d
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
43/49
43
Clculo del ngulo de transmisin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
d
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
44/49
44
Recomendaciones
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
45/49
45
MATLAB
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
Ej l
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
46/49
46
Ejemplo
Genere un programa en MATLAB para calcular el
ngulo de transmisin del mecanismo de 4 barrasmostrado abajo:
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
S l i
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
47/49
47
Solucin
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
S lidW k
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
48/49
48
SolidWorks
Dr. Sergio Javier Torres Mndez
7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos
49/49
Fin Unidad I
Mecanismos