01mecanismos_introduccion_Alumnos

7/26/2019 01mecanismos_introduccion_Alumnos

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Mecanismos

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Dr. Sergio Javier Torres Mndez

Unidad I Introduccin


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Unidad 1: Introduccin

Unidad 2: Anlisis Cinemtico

Unidad 3: Engranes y trenes de engranes

Unidad 4: Sntesis

Programacin del curso



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Unidad I Introduccin



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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



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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.



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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.



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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.



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Mecanismos de movimiento intermitente: sonaquellos que generan una secuencia de

movimientos (angular o lineal) con detenciones opausas. Ejemplos: Leva-seguidor, Ginebra, rueda ytrinquete.



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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



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1.3 Conceptos bsicos

Estructura: Son eslabones interconectados que

soportan cargas pero no permiten movimientorelativo entre sus eslabones rgidos, es esttico:puentes, vigas, carcasas.

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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.



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Eslabn: Es un cuerpo rgido que posee al menosdos nodos, que son puntos de unin con otros

eslabones.



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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.



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Articulacin, unin o junta: Es una conexin entredos o mas eslabones en sus nodos, la cual permiteel movimiento relativo.

Pueden simplificarse en dos tipos:



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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.



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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



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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



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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)



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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



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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



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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



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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



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A partir de los diagramas cinemticos mostrados,

determine el nmero de grados de libertad ydetermine si es un mecanismo o una estructura

Ejemplo



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Solucin



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EjercicioA partir de los diagramas cinemticos mostrados,

determine el nmero de grados de libertad ydetermine si es un mecanismo o una estructura



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Solucin



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EjemploDetermine el nmero de grados de libertad de los

mecanismos mostrados abajo:



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Solucin



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Genere el diagrama cinemtico y determine el nmero

de grados de libertad de los mecanismo mostradosabajo:

Ejercicio



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Solucin



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Casos excepcionales (paradojas)

Genere el diagrama cinemtico y determine el nmerode grados de libertad de los mecanismo mostradosabajo:



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?

?



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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.



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Inversiones del mecanismo de 4 barras:

Doble balancn

Doble manivela

Manivela balancn



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Inversiones del mecanismo de manivela-biela-corredera:



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1.7 Leyes de Grashof



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Aplicacin de la ley de Grashof



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1.8 Puntos muertos



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1.9 ngulo de transmisin

Se define como el ngulo que se forma entre el

eslabn conector 3 y el eslabn de salida 4.


l l d l l d


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Clculo del ngulo de transmisin


d


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Recomendaciones



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MATLAB


Ej l


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Ejemplo

Genere un programa en MATLAB para calcular el

ngulo de transmisin del mecanismo de 4 barrasmostrado abajo:


S l i


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Solucin


S lidW k


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SolidWorks



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Fin Unidad I

Mecanismos

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