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Anlisis y sntesis de mecanismos Primavera 2015
Benemrita Universidad Autnoma de Puebla.
Facultad de Ciencias de la Electrnica.
Carrera:Licenciatura en Ingeniera Mecatrnica.
Asignatura:Anlisis y sntesis de mecanismos.
Primer Entregable
Profesor: Dr. Ing. Bernardino Calixto Sirene
Elaboro:Alexis Migdalel Merino MuozMarco Antonio Tello GaleanaRodrigo Isaas Martnez SalgadoPrimavera 2015 Fecha: 09 de Febrero de 2015NDICE
Objetivos 3
Introduccin .... 3
Ejercicios diapositiva No. 2 4
Robot FANUC .. 9
Mecanismo de una pala mecnica ...................................... 10
Mecanismos de 4 barras . 11
Gra con mecanismo de elevacin mediante un cilndrico hidrulico ... 13
Manipulador industrial de coordenadas rectangulares . 14
5 Mecanismos fotografiados .. 16
Conclusin 25
OBJETIVOS1.- Clasificar los tipos de mecanismos.2.- Clasificar los pares cinemticos segn limitaciones al movimiento que imponen a los elementos cinemticos.3.- Hacer grafos de cadenas cinemticas.4.- Determinar los grados de movilidad independientes en mecanismos con cadenas cinemticas abiertas.
INTRODUCCINLos mecanismos se han convertido en una gran herramienta para el ser humano desde los ms bsicos hasta los ms complejos, es por eso que es muy importante analizar su comportamiento para que este sea eficiente y el presupuesto para construirlos sea de bajo costo, en la siguiente investigacin describiremos la clasificacin de algunos mecanismos que estn presentes para ayudar en los trabajos complicados o que causan un desgaste fsico para el ser humano, se explicaran cules son los elementos y la clasificacin de sus pares cinemticos que conforman a los mecanismos cotidianos y a sus clasificaciones segn los movimientos requeridos en la cadena de elementos cinemticos para realizar un mejor desempeo en el trabajo asignado a cada mecanismo.
Marco teoricoEsquema cinemtico:Un esquema cinemtico ilustra la conectividad entre los enlaces (barras) y las uniones (articulaciones) de un mecanismo o mquina ms all de las dimensiones o forma de las partes que lo constituyen. Normalmente las barras se representan como objetos geomtricos, tales como lneas, tringulos o cuadrados, que sostienen las versiones esquemticas de las articulaciones del mecanismo o mquina.Mecanismo:Conjunto de elementos mecnicos que hacen una funci nicos que hacen una funcin determinada en una m determinada en una mquina.Par cinmatico:Enlace entre dos eslabones de un mecanismo que permite eslabones de un mecanismo que permite el movimiento relativo entre ellos.Los pares se clasifican segn la naturaleza del contacto entre los miembros en: Pares inferiores: El contacto es superficial. La materializaci materializacin de estos pares implica el deslizamiento entre las superficies de ambos miembros.Pares superiores: El contacto se establece a travs de un nico punto o de una generatriz recta en nico punto o en superficies regladas. Los contactos pueden ser con sin deslizamiento. EJERCICIOS DIAPOSITIVA NO. 2
Fig. 1 Mecanismo 1
Fig. 1. Mecanismo 1
Fig. 3 Diagrama mecanismo 1Fig. 2 Grafo mecanismo 1
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesEs un mecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMecanismo oscilante, ya que solo sube o baja el elemento primario y las dems barras.
Segn transformacin del movimientoEs de rotacin.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase.
Segn cadena cinemticaEs una cadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaEs una mquina movida.
Tabla 1.- Clasificacin mecanismo 1
Fig. 4 Mecanismo 2
Fig. 5 Diagrama mecanismo 2
Fig. 6 Grafo mecanismo 2
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesEs un mecanismo compuesto de palancas y una leva.
Segn movimiento fundamentalEs un mecanismo reciprocante.
Segn transformacin del movimientoDe rotacin.
Segn pares cinemticosTiene pares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica V clase, y tiene una leva por lo cual tiene un par cinemtico superior de cerradura por fuerza.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla 2 Clasificacin mecanismo 2
Fig. 7 Mecanismo 3
Fig. 8 Diagrama mecanismo 3
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas y elementos hidrulicos, los cuales generan el movimiento.
Segn movimiento fundamentalMecanismo reciprocante.
Segn transformacin del movimientoTraslacin-rotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase, los elementos hidrulicos son de IV clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla 3. Clasificacin mecanismo 3
Fig. 9 Mecanismo 4
Fig. 11 Grafo mecanismo 4Fig. 10 Diagrama mecanismo 4
Tabla 4. Clasificacin mecanismo 4
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMecanismo reciprocante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica, V clase; un par esfrico clase 3.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica espacial y abierta.
Tipo de mquinaMquina movida.
Fig. 12 Mecanismo 5
Fig. 14 Grafo mecanismo 5
Fig. 13 Diagrama mecanismo 5
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase, y uno hidrulico de clase IV.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla 5. Clasificacin mecanismo 5.
ROBOT FANUC
Fig. Robot FanucFig. Esquema Robot FanucGrafo abiertoEste esquema representa un brazo mecnico de cadena cinemtica abierta y espacial que contiene 6 elementos cinemticos y 6 pares cinemticos inferiores de quinta clase ya que solo pueden realizar movimientos rotatorios y son pares con cerradura geomtrica.Aplicando la frmula de Malishev y determinar el grado de movilidad de la cadena cinemtica obtenemos que es un mecanismo con 6 grados de movilidad independientes por lo tanto requiere 6 motores.Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica espacial y abierta.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla. Clasificacin de robot fanuc
MECANISMO DE UNA PALA MECNICA
Fig. Esquema mecanismo palaGrafo abiertoEl mecanismo representado en el esquema con su grafo es de cadena cinemtica que contiene 5 elementos cinemticos y 5 pares cinemticos inferiores de clase 5 de los cuales en el esquema los pares A, D, E son pares rotatorios y los pares cinemticos B y C son pares prismticos, los 5 pares (A, B, C, D, E) son pares con cerradura geomtrica.Al aplicar la frmula de Malishev el resultado W = 5 que son los grados de movilidad independientes de la cadena cinemtica del mecanismo y requieren de 5 motores para mover el mecanismo.Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase, A, D, E son pares rotatorios y los pares cinemticos B y C son pares prismticos
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica espacial y abierta.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla. Clasificacin del mecanismo de pala
MECANISMOS DE 4 BARRAS
Fig. Mecanismo 4 barrasFig. Esquema 4 barrasGrafo c erradoEl esquema representa un mecanismo de 4 barras, contiene 3 elementos cinemticos y 4 pares cinemticos.La cantidad de ligaduras excesivas es 3 y por lo tanto su grado de movilidad es 1, para mover este mecanismo es necesario un motor.
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores rotatorios de cerradura geomtrica de V clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla. Clasificacin mecanismo 4 Barras
Grafo cerrado
El mecanismo de palancas de 4 barras, tiene tres elementos cinemticos movibles y 4 pares cinemticos.Tiene 3 ligaduras excesivas y el grado de movilidad independiente es 1 por lo cual necesita de un elemento motriz.Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores rotatorios de cerradura geomtrica de V clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla 2. Clasificacin mecanismo 4 barrasGRA CON MECANISMO DE ELEVACIN MEDIANTE UN CILNDRICO HIDRULICO
Fig. Gra Fig. Esquema graGrafo cerradoLa figura representa a un mecanismo de palancas, consta de tres elementos cinemticos y 4 pares cinemticos.El mecanismo tiene 2 ligaduras excesivas y aplicando la frmula de Malishev para cadenas cinemticas cerradas nos da 1 grado de movilidad del mecanismo que requiere de un motor
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticos4 pares cinemticos de los cuales A, B Y D son pares inferiores y rotatorios de clase 5 y de cierre geomtrico, mientras que el par cinemtico C es cilndrico
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla. Clasificacin de la gra Fig. 4 barras con cilindroEsquemaGrafo cerradoEsta cadena cinemtica de un mecanismo de palancas, tiene 3 elementos cinemticos y 4 pares cinemticos.El mecanismo tiene 2 ligaduras excesivas por lo que el grado de movilidad del mecanismo es 1 y necesita de un solo motor.Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase. Los pares A, B y C son rotatorios.El par cinemtico D es cilndrico de IV clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla. Clasificacin del mecanismo 4 barras
MANIPULADOR INDUSTRIAL DE COORDENADAS RECTANGULARES
Fig. Manipulador industrial, esquema cinemtico y grafoLa figura representa un mecanismo de cadena cinemtica abierta espacial con movimiento en planos perpendiculares tiene 3 elementos y 3 pares cinemticos.Aplicando la frmula de Malishev de forma directa porque es una cadena cinemtica abierta W=6*3 - 5*3 = 3 que son los grados de movilidad independientes y este mecanismo necesita de 3 motores.Tabla. Clasificacin del mecanismo Manipulador industrial de coordenadas rectangularesClasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica prismticos de V clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica espacial y abierta.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla: clasificacin de manipulador industrial
Mecanismoa fotografiadosBrazo de retroexcavadora
Fig. brazo de retroexcavadora
2K10J87I110
134569HGFEDCBAL
Fig. Diagrama de brazo de retroexcavadora
Este esquema cinemtico representa el brazo con pala de una retroexcavadora NEW HOLLAND.Ha sido clasificado segn los elementos que lo componen como un mecanismo de palancas con elementos hidrulicos.La cadena cinemtica cuenta con once elementos mviles que cuenta con doce pares cinemticos.Segn se ve en el esquema todos los pares cinemticos son de clase 5, ya que solo permiten un tipo de movimiento, aunque se sabe que los cilindros hidrulicos antes de ser fijados son considerados de clase 4. Se puede ver que los cilindros hidrulicos son los que controlan el movimiento de los dems elementos, as que estos son los nicos elementos controlados por el operador por lo tanto solo requiere del uso de tres motores.
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas con elementos hidrulicos.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacin Traslacin.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase.C, E, I son pares cinemticos inferiores de cerradura por fuerza de IV clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y abierta.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla: clasificacin de retroexcavadora
Robot FANUC robot R-2000iA
Fig. robot fanuc de la facultad FCE
10AB32CD4
Fig. diagrama robot fanuc
10234ABCD
Fig. Grafo robot fanuc, grafo abierto
Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y abierta.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla: clasificacin robot fanuc
Industrial Robot VW VRS1
Fig. robot industrial VW
10AB32C
Fig. diagrama cinemtico robot VW
0123ABC
Fig. Grafo robot VW
Diagrama cinemtico de un robot VW-SEF TYPE G121Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y abierta.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla: clasificacin robot VW
Mquina de bombeo de cemento
Fig. mquina de bombeo de cemento
Fig. diagrama brazo de mquina para bombear cemento
Este esquema representa el brazo de una maquina utilizada para el bombeo de cemento en las construcciones.Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacin Traslacin.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase.C, G, J, N son pares cinemticos inferiores de cerradura por fuerza de IV clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y abierta.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla: clasificacin brazo para bombear cemento
Limpia parabrisas
Fig. representacin de un limpiaparabrisas
Fig. representacin de las posiciones de un limpiaparabrisas cada 45
543210GFEDCBA
Fig. diagrama de un limpiaparabrisas
Diagrama cinemtico del mecanismo de un limpiaparabrisas convencional.Clasificacin de mecanismo
Segn componentesMecanismo de palancas.
Segn movimiento fundamentalMovimiento oscilante.
Segn transformacin del movimientoRotacional.
Segn pares cinemticosPares cinemticos inferiores cilndricos de cerradura geomtrica de V clase.
Segn cadena cinemticaCadena cinemtica plana y cerrada.
Tipo de mquinaMquina movida.
Tabla: clasificacin de un limpiaparabrisas
CONCLUSINAnalizar la cadena cinemtica y la clasificacin de acuerdo a su grado de movimiento as como la investigacin de los mecanismos en las mquinas nos da una idea del avance de los mecanismos en comparacin con pocas anteriores a la nuestra y que han logrado evolucionar a travs del tiempo proponiendo soluciones ms simples y eficientes con diferentes materiales ms resistentes y de menor costo.
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