Mecanismo

Mecanismo en movimiento.Se le llama mecanismo a los dispositivos o conjuntos de slidos resistentes que reciben una energa de entrada y, a travs de un sistema de transmisin y transformacin de movimientos, realizan un trabajo.

ndice [ocultar] 1 Introduccin2 Anlisis de mecanismos2.1 Pares cinemticos2.2 Grados de libertad3 Vase tambin4 Enlaces externosIntroduccin[editar]Basndose en principios de la mecnica se representan los mecanismos mediante engranes o ruedas dentadas, con los cuales se forman sistemas de ecuaciones, que caracterizan el comportamiento y funcionamiento de un mecanismo. A diferencia de un problema de dinmica bsica, un mecanismo no se considera como una masa puntual sino como un conjunto de slidos rgidos enlazados. Estos slidos se denominan elementos del mecanismo y presentan combinaciones de movimientos relativos de rotacin y traslacin, que combinados pueden dar lugar a un movimiento de gran complejidad. Para el anlisis de un mecanismo usualmente son necesarios conceptos como el de centro de gravedad, momento de inercia, velocidad angular, entre otros.

La mayora de veces un mecanismo puede ser analizado utilizando un enfoque bidimensional, lo que reduce el mecanismo a un plano. En mecanismos ms complejos y, por lo tanto, ms realistas, es necesario utilizar un anlisis espacial. Un ejemplo de esto es una rtula esfrica, la cual puede realizar rotaciones tridimensionales.

El anlisis de los esfuerzos internos de un mecanismo, usualmente se realiza una vez determinada su cinemtica y dinmica, y en este perodo se hace necesario modelizar alguno de sus elementos como slidos deformables, y as mediante los mtodos de la resistencia de materiales y la teora de la elasticidad se pueden determinar sus deformaciones, as como sus tensiones, y decidir si los esfuerzos a los que estn sometidos los elementos del mecanismos pueden ser adecuadamente resistidos sin rotura o prdida del funcionalidad del mecanismo.

Anlisis de mecanismos[editar]El anlisis de un mecanismo se refiere a encontrar las velocidades, aceleraciones y fuerzas en diferentes partes del mismo conocido el movimiento de otra parte. En funcin del objetivo del anlisis pueden emplearse diversos mtodos para determinar las magnitudes de inters entre ellos:

Mtodo de la aceleracin relativaMtodo de la velocidad relativaAnlisis dinmicoTeora de controlPares cinemticos[editar]Reuleaux llama las conexiones ideales entre los enlaces de par cinemtico. Hizo una distincin entre los pares ms altos que se dice que tienen la lnea de contacto entre los dos eslabones ms bajos y pares que tienen el rea de contacto entre los eslabones. J. J. Phillips, Libertad en Maquinaria, Cambridge University Press, 2006 muestra que hay muchas maneras de construir parejas que no encajan en esta clasificacin simple.

Bajo par: Un par inferior es un conjunto de enlaces ideales que limita el contacto entre un punto, una lnea o un plano en el cuerpo en movimiento a una lnea de puntos correspondiente en el cuerpo fijo. Tenemos los siguientes casos:

Un par de revolucin, o conjunto articulado, requiere una lnea en el cuerpo en movimiento a permanecer co-lineal con una lnea en el cuerpo fijo, y un plano perpendicular a esta lnea en el cuerpo en movimiento mantener contacto con un plano perpendicular similar en el fijo cuerpo. Esto impone limitaciones a cinco el movimiento relativo de los enlaces, que por lo tanto, tiene un grado de libertad.Una articulacin prismtica, o deslizador, que requiere una lnea en el cuerpo en movimiento permanecen co-lineal con una lnea en el cuerpo fijo, y un plano paralelo a esta lnea en el cuerpo en movimiento mantener contacto con un plan similar en paralelo en el cuerpo fijo . Ello impone cinco restricciones sobre el movimiento relativo de los enlaces, que por lo tanto tiene un grado de libertad.Una articulacin cilndrica requiere que una lnea en el cuerpo en movimiento permanecen co-lineal con una lnea en el cuerpo fijo. Es una combinacin de una articulacin de giro y una junta deslizante. Esta articulacin tiene dos grados de libertad.Una junta esfrica o esfrica, requiere que un punto en el cuerpo en movimiento mantener contacto con un punto fijo en el cuerpo. Esta articulacin tiene tres grados de libertad.Una junta plana requiere que un avin en el cuerpo en movimiento mantener contacto con un plano en el cuerpo fijo. Esta articulacin tiene tres grados de libertad.Superior pares: Generalmente, un par ms alto es una restriccin que requiere una curva o superficie en el cuerpo en movimiento para mantener el contacto con una superficie curva o en el cuerpo fijo. Por ejemplo, el contacto entre una leva y su seguidor es un par ms alto llamado leva conjunta. Del mismo modo, el contacto entre las curvas envolventes que forman el mallado dientes de dos engranajes son articulaciones de leva.

Grados de libertad[editar]En un mecanismo resulta de fundamental importancia determinar el nmero de grados de libertad, ya que ese nmero entero es precisamente el nmero de ecuaciones diferenciales de segundo orden que se requieren para describir completamente el mecanismo. El nmero de grados de libertad se determina a partir del nmero de elementos o slidos que forman el mecanismo y de los pares cinemticos que ligan el movimiento de unos elementos a otros. El nmero de grados de libertad se determina segn esta frmula:

GL = n_s GL_s - \sum_k E_{pc,k} > 0

Donde:

n_s, nmero de slidos o elementos que conforman el mecanismo.GL_s es el nmero de grados de libertad por slido (para un mecanismo plano ser 3 y para un mecanismo tridimensional 6).E_{pc,k}, el nmero de restricciones que impone el k-simo par cinemtico.Un caso particular de la frmula anterior, es el de un mecanismo plano sin enlaces redundante, donde el nmero de grados de libertad del mismo se pueden calcular mediante el criterio de Grbler-Kutzbach:

GL = 3 \left ( n_s - 1 \right ) - 2j_1 - j_2

donde:

GL,, nmero de grados de libertad.n_s\,, nmero de elementos (eslabones, barras, piezas, etc.) de un mecanismo.j_1\,, nmero de uniones (pares cinemticos) que eliminan 1 grado de libertad.j_2\,, nmero de uniones (pares) que eliminan 2 grados de libertad.