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IES RAFAL DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA

1 UNIDAD 4: LOS MECANISMOS 3ºESO



ÍNDICE:

- Tipos de mecanismos. - Transmisión y transformación del movimiento. Relación de transmisión. - Aplicaciones de los mecanismos integrados.

1. LAS MÁQUINAS. 1.1 Las máquinas simples: - plano inclinado, - rueda, - palanca, - polea.

2. LOS MECANISMOS.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS.

4. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO LINEAL: PALANCA Y POLEA.

5. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR.

5.1. Ruedas de fricción. 5.2. Poleas y correa. 5.3. Engranajes y cadena. 5.4. Engranajes. 5.5. Tornillo sin fin.

6. RELACIÓN DE TRANSMISIÓN.

7. TRENES DE POLEAS Y ENGRANAJES. 7.1. Trenes de poleas. 7.2. Trenes de engranajes.

8. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO. 8.1. Transformación de circular a rectilíneo: manivela - torno, tornillo- tuerca, piñón-cremallera. 8.2. Transformación de circular a rectilíneo alternativo: biela-manivela, cigüeñal, excéntrica y leva.



1) LAS MÁQUINAS.

Existen multitud de máquinas, desde las tijeras, el martillo hasta los coches, ordenadores e impresoras 3D.

Toda máquina es una combinación de mecanismos que realizan una función concreta. Las máquinas nos ayudan a realizar trabajos con menos esfuerzo y más rápido.

Existen máquinas simples y máquinas compuestas.

Las máquinas simples son:

- Plano inclinado. - Rueda. - Palanca. - Polea.

1.1. EL PLANO INCLINADO.

El plano inclinado es una máquina simple que

consiste en una superficie plana que forma un

ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar

cuerpos a cierta altura.

Tiene la ventaja mecánica de necesitarse una

fuerza menor que la que se emplea si levantamos

dicho cuerpo verticalmente.

1.2. LA RUEDA.

La rueda es una pieza mecánica circular que gira alrededor de un eje. Aplicando una fuerza en el borde de la rueda, se genera una fuerza mayor en el eje. La ventaja mecánica va a depender de los radios de la rueda y del eje.

1.3. LA PALANCA.

La palanca es una máquina simple cuya función es transmitir fuerza y variar su desplazamiento. Es una barra rígida que puede girar en torno a un punto.

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_simple



1.4. LA POLEA.

Una polea es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Consiste en una rueda con un canal en su periferia, por el cual pasa una cuerda y que gira sobre un eje central.

2. LOS MECANISMOS.

Generalmente, cuando se habla de máquinas es necesario hacerlo también de motores, pues en la

mayoría de los casos toda máquina lleva incorporada un motor que transforma, mediante un

mecanismo de transmisión, la energía rotatoria de su eje en trabajo mecánico.

Un mecanismo es un dispositivo que transforma el movimiento producido por un elemento motriz en

un movimiento deseado en la salida. La trasformación de la fuerza y el movimiento producido, se suele

realizar mediante cadenas cinemáticas, que son sistemas de elementos mecánicos convenientemente

conectados entre sí para transmitir potencia mecánica del elemento motriz a la carga propiamente

dicha.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS.

Según su función los mecanismos se pueden clasificar en:



4. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO LINEAL: PALANCA Y POLEA.

Estos mecanismos se estudiaron el curso pasado.

5. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR.

5.1. RUEDAS DE FRICCIÓN.

Su función es transmitir el movimiento de una rueda o piñón a otra conducida a través de la fuerza del rozamiento. Existen ruedas de fricción exteriores y ruedas de fricción interiores.

5.2. POLEAS Y CORREA.

EXTERIORES INTERIORES



El sistema de poleas con correa más simple consiste en dos poleas situadas a cierta distancia, que giran a la vez por efecto del rozamiento de una correa con ambas poleas. Las correas suelen ser cintas de cuero flexibles y resistentes. Es este un sistema de transmisión circular puesto que ambas poleas poseen movimiento circular.

5.3. ENGRANAJES Y CADENA.

Permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos, pudiendo modificar la velocidad pero no el sentido de giro (no es posible hacer que un eje gire en sentido horario y el otro en el contrario).

Este sistema consta de una cadena sin fin (cerrada) cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas (piñones) que están unidas a los ejes de los mecanismos motriz y conducido.

Formas de unión

poleas y correas.



5.4. ENGRANAJES.

Se trata de uno de los mecanismos de transmisión, conjuntamente con las poleas, más antiguos que se conocen. Los engranajes son mecanismos utilizados en la transmisión de movimiento rotatorio y movimiento de torsión entre ejes.

En un sistema de este tipo se le suele llamar rueda al engranaje de mayor diámetro y piñón al más pequeño.

5.5. TORNILLO SIN FIN- PIÑÓN.

El tornillo sinfín es un mecanismo de transmisión circular compuesto por dos elementos: el tornillo (sinfín), que actúa como elemento de entrada (o motriz) y la rueda dentada, que actúa como elemento de salida (o conducido) y que algunos autores llaman corona. La rosca del tornillo engrana con los dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí.

El funcionamiento es muy simple: por cada vuelta del tornillo, el engranaje gira un solo diente o lo que es lo mismo, para que la rueda dé una vuelta completa, es necesario que el tornillo gire tantas veces como dientes tiene el engranaje.



6. RELACIÓN DE TRANSMISIÓN.

Los sistemas de transmisión permiten aumentar, reducir o mantener la fuerza o la velocidad. Para

indicar este aumento o reducción de velocidad se define la relación de transmisión (i).

La relación de transmisión (i) es una relación entre las velocidades de rotación de

dos engranajes conectados entre sí, donde uno de ellos ejerce fuerza sobre el otro. Esta relación se

debe a la diferencia de diámetros de las dos ruedas, que implica una diferencia entre las velocidades

de rotación de ambos ejes.

𝑖 =𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 (𝑛2)

𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 (𝑛1)

RELACIÓN DE TRANMISIÓN MEDIANTE POLEAS Y CORREA.

𝑖 =𝑛2

𝑛1=

𝐷1

𝐷2

RELACIÓN DE TRANMISIÓN MEDIANTE ENGRANAJES.

𝑖 =𝑛2

𝑛1=

𝑍1

𝑍2

RELACIÓN DE TRANMISIÓN MEDIANTE ENGRANAJES CON CADENA.

La relación entre las velocidades de las ruedas y entre el número de dientes se calcula de la misma

forma que en el caso de los engranajes comunes.



RELACIÓN DE TRANMISIÓN MEDIANTE TORNILLO SIN FIN.

𝑖 =1

𝑍

ACTIVIDAD 2.

1 se refiere al

número de dientes

del tornillo sin fin.

Z es el número de

dientes de la rueda.



ACTIVIDAD 3.

ACTIVIDAD 4.

Un tornillo sin fin engrana con la rueda dentada tal y cómo se muestra en la figura. Calcula la

relación de transmisión del mecanismo y la velocidad de giro de la rueda.

7. TRENES DE POLEAS Y ENGRANAJES.

7.1. TRENES DE POLEAS.

Un tren de poleas es un sistema compuesto por 3 o más poleas unidas mediante correas, tal y como

podemos apreciar en la figura.



7.2. TRENES DE ENGRANAJES.

Un tren de engranajes es un sistema compuesto por 3 o más ruedas dentadas que engranan

por parejas, tal y como podemos apreciar en la figura.

ACTIVIDAD 5.

Indica el sentido de giro de cada una de las poleas de los siguientes trenes de poleas.



8. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO. 8.1. TRANSFORMACIÓN DE CIRCULAR A RECTILÍNEO: MANIVELA - TORNO, TORNILLO- TUERCA, PIÑÓN-CREMALLERA.

8.2. TRANSFORMACIÓN DE CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO: BIELA-MANIVELA, CIGÜEÑAL, EXCÉNTRICA Y LEVA.

Manivela-torno tornillo-tuerca

Piñón- cremallera

Biela- manivela

Cigüeñal: conjunto de bielas y manivelas

Excéntrica

Leva



ANEXO ACTIVIDADES.

1) Velocidad de giro (en r.p.m.) de una polea de 40 mm de diámetro que es arrastrada por otra de 120 mm de diámetro que gira a 300 r.p.m. ¿Cuál es la relación de transmisión? ¿Es sistema multiplicador o reductor?

2) Calcula la velocidad del engranaje conducido de la figura sabiendo que z1= 25 dientes y z2= 45 dientes. La rueda motriz gira a 1.800 r.p.m. ¿Cuánto vale "i" (relación de transmisión)?

3) Un reloj tradicional está compuesto por varios tipos de ruedas dentadas, de forma que se

ajustan de tal forma que cuando una de las ruedas da una vuelta, produce el movimiento en el resto. En la imagen de la figura, calcular a qué velocidad gira la rueda ( 100 dientes ) si el piñón gira a 200 rpm y tiene 50 dientes.

a) 20 rpm

b) 200 rpm

c) 100 rpm

d) 1000 rpm



4) Estamos de paseo en bici con nuestros amigos y el camino toma una pendiente muy pronunciada. ¿Qué cambio debes hacer a tu bici para que puedas subir con la mayor facilidad?

a) Ruedas pequeñas que muevan ruedas grandes b) Ruedas grandes que muevan ruedas pequeñas c) Un solo piñón que mueva una rueda con el mismo número de dientes d) Un solo piñón que mueva una rueda muy pequeña

5) Un tornillo sinfín mueve una rueda de 30 dientes. Si el tornillo gira a 60 revoluciones por segundo, la rueda gira a

a) 3600 rpm b) 120 revoluciones por segundo c) 120 rpm d) 3600 revoluciones por segundo

6) Calcula la velocidad de rotación de la rueda dentada de la figura sabiendo que el número de

entradas del sin fin es de 1 y z2 = 40 dientes. El sin fin gira a 4.000 rpm.

7) ¿Cómo se llaman los distintos sistemas de transmisión que aparecen a continuación?



SISTEMAS DE TRANSMISIÓN SIMPLE.

8) Calcula la relación de transmisión de los siguientes mecanismos e indica si son reductores o

multiplicadores, explicando cómo se modifica la velocidad y la fuerza a la salida.

9) Tenemos un sistema de poleas unidas por una cadena. La polea conductora tiene un diámetro de 4cm y la conducida un diámetro de 2cm. Si la polea conductora gira a 50 rpm, calcular la velocidad a la que gira la polea conducida.

10) Tenemos un sistema de poleas unidas por una cadena. La polea conductora tiene un diámetro

de 2cm y la conducida un diámetro de 4cm. Si la polea conducida está girando a 25rpm, ¿a cuánto gira la polea conductora?

11) En el eje de un motor que gira a 1000 rpm va montado un piñón de 20 dientes que transmite el movimiento a una rueda de 80 dientes. Determina el número de rpm a qué gira la rueda.

12) En el sistema de poleas de la figura, el motor gira a 300 rpm. Calcula: a) Velocidad de giro del eje de salida. b) Relación de transmisión.

13) Dado un mecanismo formado por dos ruedas dentadas, cuyos datos son: la rueda motriz tiene 10 dientes y su velocidad de giro es conducida tiene un diámetro de 20 c m y su velocidad de giro es 1000 rpm; la rueda conducida tiene 20 dientes , se pide :

a) Representación del sistema. b) Representación en planta del sistema. c) Calcula la velocidad de giro de la rueda conducida. d) Calcula la relación de transmisión. e) El sistema es reductor o multiplicador.



SISTEMAS DE TRANSMISIÓN COMPUESTA.

14) Dado el sistema de engranajes de la figura y sabiendo que z1 = 20 , z

2 = 40 , z

3 =

20 , z4 = 60 , y la velocidad de la rueda 1 es n

1 = 600 rpm; calcula las velocidades

de las ruedas 2, 3 y 4.

15) En el sistema de engranajes de la figura se sabe que el motor gira a 60 rpm, calcula la velocidad del eje de salida, así como la relación de transmisión.

16) Dado el siguiente tren de poleas, y sabiendo que d1 = 20 cm , d

2 = 40 cm , d

3 = 25

mm , d4 = 50 mm , y la velocidad de la rueda 1es n

1 = 200rpm; Calcula las

velocidades de las ruedas 2, 3 y 4 .



17) En el sistema de poleas compuesto de la figura se pide:

a) Velocidad de giro de cada eje. b) Relaciones de transmisión.

18) Dado el siguiente gráfico, se pide calcular n2, n

3, d

3, i.

19) Sabiendo que z1 = 10, z

2 = 20, z

3 =10 , z

4 = 20, n

1 = 1200 rpm.

a) Realiza un esquema en planta del mecanismo.

b) Calcula n2 n

3, n

4. y la relación de transmisión.

c) Sabiendo que z1 = 10, z

2 = 20, z

3 =10 , z

4 = 20, n

1 = 1200 rpm.

20) Dado un sistema formado por cuatro ruedas dentadas donde z1

= 20, n1 = 100 rpm,

z2 = 10 . z

3 = 20 , z

4 = 10, se pide:

a) Esquema del mecanismo

b) Calcula n2, n

3 y n

4,

c) Indica si el sistema es reductor o multiplicador

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