examen u3 mecanica para automatizacion

CódigoINSTRUMENTO DE EVALUACIÓN

Revisión:F-SGC-033 00

DATOS GENERALES DEL INSTRUMENTO.

División: Industrial

FDC*/Carrera: Mecatrónica

Asignatura: Mecánica para Automatización

Cuat.-Gpo(s): 8 Fecha de aplicación:

Unidad(es) de aprendizaje y/o tema(s) a evaluar.

Unidad 3

Especificar con una “X” el tipo de instrumento de evaluación a utilizar (señalar sólo uno).

Tec. evaluación para el SABER Tec. evaluación para el SABER HACER + SER

Prueba oral (entrevista) Otro (Especificar): Proyectos Otro (Especificar):

X Prueba escrita Prácticas, ejercicios, demostraciones

Trabajo investigación Rúbrica

Ensayo, informe Lista de cotejo

Guía de observación

Profesor(es) de la asignatura: Max Ríos GutiérrezNombre del alumno: Calificación (puntaje):

Instrucciones:

Elija uno de los siguientes problemas para resolver. Estos enunciados carecen deliberadamente de detalles y estructura y están vagamente definidos. Por tanto, son similares a lo comúnmente encontrado en la práctica de ingeniería.

Deberá entregar:

Un dibujo en Solidworks con un mecanismo que sea capaz de resolver el problema elegido (Piezas y ensamble).

Análisis dinámico del seguidor en Solidworks Motion con gráficas de posición velocidad y aceleración. Un reporte con la explicación detallada de la solución propuesta.

1. En la fi gura P8-4 se muestra un diagrama de temporización para un dispositivo de inserción del fi lamento de faros de halógeno. Se especifican cuatro puntos. El punto A es el inicio de la subida. En el B las tenazas sujetan el fi lamento. El fi lamento entra a su casquillo en C y es totalmente insertado en D. El alto detenimiento de D a E mantiene el fi lamento estacionario mientras los suelda en su lugar. El seguidor regresa a su posición de inicio de E a F. De F a A el seguidor está estacionario mientras el foco siguiente se coloca en posición. Se requiere una velocidad de baja a cero en el punto B, donde las tenazas sujetan el frágil fi lamento. La velocidad en C no deberá ser tan alta como para “doblar el filamento”. Diseñe y dimensione el sistema leva-seguidor para realizar este trabajo.

*FDC: familia de carreras



2. Se requiere una bomba accionada por leva para simular la presión aórtica humana y enviar datos seudohumanos consistentes y repetibles al equipo de monitoreo computarizado del quirófano de un hospital, para probarla diariamente. La fi gura P8-5 (p. 409) muestra una curva de presión aórtica típica y una característica de presión de bomba-volumen. Diseñe una leva para mover el pistón y aproximarse lo más que se pueda a la curva de presión aórtica mostrada, sin violar la ley fundamental de diseño de levas. Simule la muesca dicrótica lo mejor que pueda.

3. Una máquina de producción de lámparas fluorescentes hace pasar 5 500 lámparas por hora a través de un horno a 550°C sobre una cadena transportadora que se mueve a velocidad constante. Las lámparas están a 2 pulgadas una de otra. Las lámparas son rociadas internamente con un recubrimiento de óxido de estaño al salir del horno, cuando aún están calientes. Esto requiere un dispositivo accionado por leva para mover las lámparas a velocidad constante durante los 0.5 s requeridos para rociarlas. Las pistolas rociadoras van en una mesa de 6 × 10 pulgadas. El rocío crea ácido clorhídrico, así que todas las piezas expuestas deben ser resistentes a ese ambiente. El dispositivo de transporte de la cabeza rociadora será retirada de la cadena transportadora por un eje que tiene una rueda dentada de 28 dientes endentada con la cadena. Diseñe un ensamble de transporte completo de la pistola rociadora con base en estas especificaciones.

4. Una máquina de producción de lámparas fluorescentes hace pasar 5 500 lámparas por hora a través de

un horno a 550°C sobre una cadena transportadora que se mueve a velocidad constante. Las lámparas

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están a 2 pulgadas una de otra. Las lámparas son rociadas internamente con un recubrimiento de óxido de estaño al salir del horno, cuando aún están calientes. Esto requiere un dispositivo accionado por leva para mover las lámparas a velocidad constante durante los 0.5 s requeridos para rociarlas. Las pistolas rociadoras van en una mesa de 6 × 10 pulgadas. El rocío crea ácido clorhídrico, así que todas las piezas expuestas deben ser resistentes a ese ambiente. El dispositivo de transporte de la cabeza rociadora será retirada de la cadena transportadora por un eje que tiene una rueda dentada de 28 dientes endentada con la cadena. Diseñe un ensamble de transporte completo de la pistola rociadora con base en estas especificaciones.

5. Se utiliza una torre de 30 pies de altura para estudiar la forma de las gotas de agua cuando caen por el aire. Una cámara debe transportarse por un mecanismo operado por leva, el cual seguirá el movimiento de la gota de agua del punto a 8 pies al punto a 10 pies en su bajada (medida a partir del punto en que se suelta de la parte superior de la torre). Las gotas son soltadas cada 1/2 s. Cada gota debe ser fi lmada. Diseñe una leva y un mecanismo articulado para seguir el movimiento de las gotas, al igualar sus velocidades y aceleraciones en la ventana de filmación de 1 pie.

6. Se requiere un dispositivo para acelerar un vehículo de 3 000 lb contra una barrera con velocidad constante, para probar sus defensas a 5 mph. El vehículo partirá del reposo, se moverá hacia adelantey tendrá velocidad constante en la última parte de su movimiento antes de chocar con la barrera a la velocidad especifi cada. Diseñe un sistema leva-seguidor para realizar esto. El vehículo perderá el contacto con el seguidor justo antes del choque

7. Un fabricante de calzado atlético desea un dispositivo para probar los tacones de caucho en cuanto a su capacidad para soportar millones de ciclos de fuerza similares a los que un pie humano aplica al caminar. La fi gura P8-6 muestra una función tiempo de fuerza típica aplicada por un maratonistaal tacón similar al mostrado. Seleccione diámetros de pistón apropiados en cada extremo. Diseñe un sistema de leva-seguidor para crear en el pistón la función fuerza-tiempo sobre el tacón similar al mostrado.

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8. La figura P8-7 muestra un diagrama de temporización de una leva de máquina para mover un seguidor de rodillo trasladante. Diseñe funciones adecuadas para todos los movimientos y dimensione la leva para ángulos de presión y diámetro del seguidor de rodillo aceptables. Señale los puntos de velocidad cero requerida en desplazamientos particulares. La velocidad de la leva es de 30 rpm. Sugerencia: El segmento 8 deberá resolverse con funciones polinomiales, entre menos, mejor.

9. Diseñe una leva de válvula de expulsión para motor con elevación de 10 mm a 132° del árbol de levas. El resto del ciclo es un detenimiento. La duración de la válvula abierta se mide entre los desplazamientos del seguidor de la leva de 0.5 mm sobre la posición de detenimiento, donde la abertura de la válvula se sube y la válvula comienza a moverse como se muestra en la fi gura P8-8. Las velocidades del cigüeñal del motor van de 1 000 a 10 000 rpm. La leva debe subir la abertura con impacto mínimo, luego continuar levantando hasta 10 mm a 66° tan rápido como sea posible, cerrar hasta el punto de 0.5 mm en 132° y después regresar a cero con una velocidad controlada. Véase la fi gura 8-3a (p. 347). Seleccione un resorte del apéndice para evitar la fl otación de la válvula (salto del seguidor) suponiendo un masa efectiva del tren del seguidor de 200 gramos. El árbol de levas gira a la mitad de la velocidad de la manivela.

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10. Diseñe una bomba de mantequilla de maní (MM) impulsada por una leva para una línea que ensambla 600 galletas por minuto. Los centros de las galletas están a una distancia de 40 mm sobre una banda transportadora con velocidad constante. En la galleta se aplica una pasta cuadrada de 1 mm de grosor que contiene 0.4 cc de mantequilla de maní cuando pasa por una boquilla. El aire contenido en la MM la hace compresible. La fi gura P8-5 muestra una preparación similar con una leva que impulsa un seguidor unido a una bomba de pistón. La mantequilla de maní fluye desde la “salida de presión”. El acumulador representa el aire contenido en la MM. Si se bombea a una tasa constante mediante una bomba de pistón, existe un retraso al inicio cuando el aire contenido se comprime. Una vez comprimido, la MM fluye uniformemente mientras el pistón se mueva a velocidad constante. Al final del empuje, la energía almacenada en el aire contenido causa un “goteo de mantequilla de maní”, lo que generará una galleta defectuosa. Para obtener una pasta exacta al inicio del proceso se necesita un “impulso” adicional al comienzo del ciclo de bombeo para compensar el “resorte de aire”, seguido por un periodo de movimiento a velocidad constante para lograr un grosor constante de la MM. Al final de la colocación de la pasta, se necesita un “aspiración” para retraer ligeramente el pistón y evitar el goteo. Después, el pistón regresa al punto de inicio a velocidad constante para volver a llenar la bomba y repetir el ciclo. Aproximadamente, la velocidad del “impulso” debe triplicar la velocidad de estado estable y debe tener una duración corta mientras ésta resulte práctica. La velocidad de la aspiración es óptima en alrededor de – 4 veces la velocidad de estado estable con una duración lo más corta posible. En la fi gura P8-9 se muestra el diagrama de tiempos del desplazamiento. Determine el tamaño del pistón y diseñe la leva impulsora del pistón pata una buena operación dinámica con aceleraciones razonables y dimensiónela en un empaque razonable. Seleccione un resorte de regreso para una masa de seguidor móvil de 0.5 kg

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11. En la fi gura P8-10 se muestran los diagramas de tiempos de 3 levas usadas en una máquina de producción. Diseñe las funciones SVAJ adecuadas para operar a 250 rpm con una masa efectiva de 10 kg en cada seguidor. Establezca el tamaño de las levas de los ángulos de presión y radios de curvatura apropiados usando un seguidor de rodillo con 20 mm de diámetro. Seleccione un resorte adecuado del apéndice para cada seguidor, especifi que su precarga y bosqueje un ensamble que muestre las tres levas en un árbol de levas común, que impulse los tres trenes de seguidor a lo largo del eje X.

Nombre de los integrantes de la academia Firma

* Este apartado solo se llenará para la entrega de este instrumento a la División correspondiente.

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