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MECANISMOS

Explicación y funcionamiento de los tipos de mecanismos mas comunes.
by

Ivan Paez

on 10 September 2012

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Transcript of MECANISMOS

Ivan Fernando Paez V. MAQUINAS Y MECANISMOS photo credit Nasa / Goddard Space Flight Center / Reto Stöckli Es un dispositivo mecanico que tiene el proposito de transferir el movimiento y/o fuerza de una fuente a una salida. En las máquinas, se llama mecanismo a la agrupación de sus componentes que son móviles y se encuentran vinculados entre sí a través de diversas clases de uniones. * ¿Que es un mecanismo? Mecanismos de transmision del movimiento
Mecanismos de transformacion del movimiento

En estos mecanismos podemos distinguir tres tipos de movimiento

Movimiento circular o rotatorio
Movimiento lineal
Movimiento alternativo Existen dos grupos de mecanismos Son aquellos donde el elemento motriz y el elemento conducido tienen el mismo tipo de movimiento.

Mecanismos de transmisión circular

Mecanismos de transmisión lineal MECANISMOS DE TRANSMISION DE MOVIMIENTO Movimiento de transmisión lineal Sistema de poleas con correa En estos mecanismos el tipo de movimiento que tiene el elemento de entrada es diferente al tipo de movimiento que tiene el elemento de salida.
Los mecanismos de transformación de movimiento puede ser agrupados en dos grandes grupos.
Mecanismos de transformacion circular-lineal
Mecanismos de transformacion circular-alternativo MECANISMOS DE TRANSFORMACION DE MOVIMIENTO MECANISMOS TRANSFORMACION DE MOVIMIENTO LEVA PIÑON CREMALLERA Es un elemento que tiene un contorno en forma especial. De este modo el movimiento del eje permite que el contorno de la leva haga contacto con otra pieza conocida como seguidor.
Esta configuración nos permite obtener a partir de un movimiento circular un movimiento alternativo. Funcionamiento Este mecanismo convierte el movimiento circular del piñon en un movimiento lineal que le transmite por medio de contacto a la cremallera. Este sistema es reversible, es decir, el movimiento lineal de la cremallera se puede transmitir al piñón para generar un movimiento circular. Este conjunto de elementos es muy utilizado en las direcciones de los automoviles. Este sistema transforma un movimiento circular en un movimiento alternativo, unido a partir del pie de una biela la cual es una barra rígida, cuyo extremo se encuentra articulado y unido a la manivela. Este mecanismo es muy común en los motores de combustión interna, máquinas de vapor, máquinas de coser, herramientas mecánicas, etc... Funcionamiento BIELA - MANIVELA Funcionamiento LEY DE GRASHOF: La suma de los eslabones mas corto y mas largo de un eslabonamiento plano de cuatro barras no puede ser mayor que la suma de los dos restantes eslabones para que se tenga una rotación relativa continua entre dos eslabones.
S + L < P + Q . CENTRO INSTANTANEO: Es un punto en el que no se tiene velocidad relativa entre dos eslabones de un mecanismo en ese instante. ELABONAMIENTO: Son los bloques de construcción básicos de todos los mecanismos (levas, engranes, bandas, cadenas). Los eslabonamientos se componen de eslabones (cuerpo rígido que posee por lo menos 2 nodos) y juntas (conexión entre dos o mas eslabones). GRADOS DE LIBERTAD: Por grado de libertad se entiende el número de entradas independientes requeridas para determinar la posición de todos los eslabones del mecanismo respecto a tierra. VENTAJA MECANICA: Es la razon entre la fuerza resistente y la fuerza aplicada. Si su valor es mayor que la unidad, significa que es necesario un esfuerzo menor para llevar a cabo un determinado trabajo. PALABRAS CLAVES (cc) image by nuonsolarteam on Flickr | EJEMPLO Ejemplo | EJEMPLO * ERDMAN, ARTHUR G. - SANDOR, GEORGE N. ; DISEÑO DE MECANISMOS - Analisis y Síntesis; ROIG VASQUEZ PABLO E. ; Mexico, Prentice Hall (1998). En este sistema se trabaja necesariamente como polea fija, y al menos, se une con otra por medio de una correa, las correas suelen ser de materiales flexibles y resistentes. Se debe evitar el deslizamiento de la correa, con el fin de garantizar una óptima transmisión de potencia. Funcionamiento Ejemplo SOLUCION Su funcionamiento se basa en la fricción , es un sistema de transmisión circular. Pues la rueda de entrada (conductor) transmite el movimiento circular a una rueda de salida (conducido).
Una limitante de este sistema es la capacidad de transmitir grandes esfuerzos entre los ejes, pues se corre el riesgo que se patinen las ruedas.
Este sistema consta de dos ruedas solidarias con sus ejes, cuyos perímetros se encuentran en contacto directamente. Funcionamiento EJERCICIOS El sistema de engranajes es similar al sistema de rueda de fricción, la diferencia se basa en que el perímetro de las ruedas, consta de una serie de dientes que evitan el deslizamiento y encajan entre sí.
Este sistema permite la transmisión de grandes potencias, y es muy utilizado donde la sincronización es importante para los procesos. En un sistema de engranajes, el engrane de mayor tamaño se le denomina rueda, y el de menor tamaño se le denomina piñón. Funcionamiento EJEMPLO Sea el tren planetario de la figura, donde se indican el # de dientes de cada rueda. Calcular la velocidad angular del eje V cuando el eje X gira con una velocidad constante de 20 rad/s en sentido horario y el eje Y lo hace con 20 rad/s en sentido antihorario. PROBLEMA Wx= -20 k rad/s; Wy= 20 k rad/s Solución: La velocidad del eje V viene dada por la velocidad del eje U a través de la expresión: Considerando fijo el brazo porta planetas: Además se conocen las velocidades de la rueda S1 y del brazo del planetario B. Por lo tanto, sustituyendo en la ecuación de willis. Para encontrar la velocidad de la rueda D, que es igual que la rueda Sz e igual que la del eje U, Hay que resolverl el tre epocicloidad S1-(P1-P2)-S2, con el brazo B tal y como se indica en la figura. Aplicando la formula de Willis se tendrá: Operando se obtiene la velocidad de la rueda S2 y por tanto de la rueda D: Por ultimo al sustituir en la primera expresión para obtener la velocidad angular de V En sentido antihorario Sistema de ruedas por friccion Sistema de engranajes Sistema de transmisión circular PALANCA La palanca es barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo o articulación. En un punto de la barra se aplica una fuerza F para vencer una resistencia R. Funcionamiento EJEMPLO TIPOS DE POLEA POLEA FIJA POLEA MOVIL POLIPASTO POLEA FIJA La polea fija es una maquina simple, la cual consta de un punto de apoyo fijo, aunque en este caso no reduce la fuerza aplicada para levantar cualquier tipo de peso, es muy útil para la facilitacion de muchos trabajos debido a que se logra una mejor posición, ya que cambia la dirección y el sentido de las fuerzas. POLEA MOVIL Es un conjunto de dos poleas, las cuales una se encuentra fija y la otra movible. En este caso la fuerza se reduce a la mitad. Es por ello que la polea movil permite elevar pesos con menores esfuerzos. POLIPASTO Es un tipo de polea móvil, la cual tiene una gran ventaja mecánica debido a que reduce significativamente la cantidad de fuerza que debo ejercer para vencer una resistencia (fuerza). Esta conformada por la mitad con poleas fijas, y la otra mitad con poleas móviles.
Estas maquinas son muy utilizadas en la industria o en los talleres. Donde n es el # de poleas Sistema de poleas Una polea es una maquina simple que se utiliza para transmitir fuerza.
Tenemos tres casos ---> EJERCICIOS Funcionamiento Tipos de tren de engranes Tren de engranes simple El mecanismo consta de tres o mas ruedas dentadas que engranan. La relación de transmisión viene dada por las características de las ruedas motriz y conducida, la cual no se ve afectada por la presencia de las ruedas intermedias (ruedas locas).
La función de las ruedas intermedias suele limitarse a invertir el sentido de giro de la rueda conducida. Tren de engranes compuesto El tren de engranajes compuesto esta formado, como mínimo, por una rueda dentada doble. La rueda dentada doble consta de dos ruedas dentadas del distinto tamaño que están unidas y, por tanto, giran a la misma velocidad.
La relación de transmisión global del tren se obtiene multiplicando las dos relaciones de transmisión simples. TREN DE ENGRANES PLANETARIOS El eslabonamiento de cuatro barras mostrado en la siguiente figura es impulsado por un motor conectado al eslabón 2 a 600 rpm en sentido horario. Determine la velocidad lineal del punto P (Vp). Usando la ecuación de diferencia de velocidades entre P y A, tenemos:
VP = VA + VPA
D D
M
No se tiene suficientes términos conocidos para resolver esta ecuación, pero no hemos hecho uso de toda la información pertinente. La ecuación de diferencia de velocidad entre P y B puede expresarse como VP = VB + VPB
D D
M
Esta ecuación también contiene tres icognitas y no puede resolverse por sí misma pero las dos ecuaciones pueden resolverse simultáneamente.

VA + VPA = VB + VPB
D D D D
M M Tenemos ahora dos ecuaciones escalares y dos incógnitas escalares (las magnitudes VPB y VPA). La figura siguiente muestra que la intersección de las direcciones de los vectores de diferencia de velocidad VPB y VPA da el punto P, y entonces:

VP = 310 cm/s EJERCICIOS CENTROS
INSTANTÁNEOS TREN DE ENGRANES DETERMINE LOS CENTROS INSTANTÁNEOS DEL SIGUIENTE MECANISMO. TRIANGULO DE VELOCIDADES SOLUCIÓN SOLUCIÓN SOLUCIÓN Estos tipos de mecanismos transforman un movimiento rectilineo de entrada en un movimiento rectilineo de salida.
Su aplicabilidad radica en la transformacion de fuerzas, de manera que la fuerza necesaria para realizar una acción sea menor. Mecanismos de transmision del movimiento
Mecanismos de transformacion del movimiento

En estos mecanismos podemos distinguir tres tipos de movimiento

Movimiento circular o rotatorio
Movimiento lineal
Movimiento alternativo Existen dos grupos de mecanismos Transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia de forma circular desde el elemento de entrada a los receptores. Conocidos también coo trenes de engranes epicíclicos, son aquellos en los que uno o más engranes orbitan alrededor del eje central del tren. En consecuencia difieren de un tren ordinario en que tienen uno o varios ejes móviles.* TRENES DIFERENCIALES Los trenes diferenciales son útiles como dispositivos mecánicos del eje trasero de las ruedas de automóviles. El portador del planeta gira a la misma velocidad que las ruedas cuando el automóvil se desplaza en linea recta. Sin embargo, cuando el carro entra a una curva, la rueda del lado interior, con respecto a la curva, gira con una velocidad menor que la rueda del lado exterior debido a la acción diferencial del engrane.* * SHIGLEY, JOSEPH E. - MISCHKE, CHARLES R. ; ELEMENTOS DE MAQUINARIA - Mecanismos; Federico Ling Altamirano ; Mexico, Mc Graw Hill (1986). Engrane Diferencial DISEÑO DE TRENES REVERTIDOS Y NO REVERTIDOS Una caja de engranes cuyos ejes de entrada y salida no coinciden, se llama tren compuesto no revertido. En algunos casos, como las transmisiones automotrices, es deseable o incluso necesario tener el eje de salida concéntrica con el eje de entrada. Esto se conoce como "reversión del tren" o "retro-aplicación del tren". Un tren compuesto revertido presenta una restricción adicional de que las distancias entre centros de las etapas deben ser iguales. Esta restricción puede expresarse en función de sus radios de paso, diámetros de paso o números de dientes (siempre que todos los engranes tengan el mismo paso diametral). Si paso diametral es el mismo para todos los engranes, se obtiene: N2+N3 = N4 + N5
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