Presentacin de PowerPoint

Ing. Edgar Llacma Snchezc10076@utp.edu.peTEORIA DE MQUINAS Y MECANISMOS

SYLLABUS:

Clasificacin de los elementos y pares.Coordenadas y velocidades generalizadas. Grados de libertad de un mecanismo.Clase Terica Anlisis Cinemtico de Mecanismos Planos articulados segn mtodos grficos.Examen Cinemtico de los Mecanismos segn Mtodo AnalticoEstructura y anlisis Cinemtico de Mecanismos Planos de elementos Mltiples articuladosProyeccin de Mecanismos Planos ArticuladosAnlisis y proyeccin de los Mecanismos de Leva Trabajo de ProyectoTeora de Engranajes de Transmisiones cilndricas DentadasTeora de Engranajes cnicos e HiperblicosAnlisis Cinemtico de transmisiones por engranajes complejasAnlisis de las fuerzas que actan en los mecanismos Articulados Planos. Trabajo de ProyectoRozamiento en los Mecanismos y MaquinasRozamiento de un Mecanismo bajo la accin de fuerzas aplicadasTrabajo de ProyectoRegulacin del Movimiento de un MecanismoEquilibrado de Mecanismos y MaquinasExposicin del trabajo de Proyecto

BIBLIOGRAFIA:Teora de mquinas Shigley Diseo de Maquinaria Norton Separatas y Teora del curso.

MECANISMOSMECANISMOS QUE TRANSMITEN EL MOVIMIENTOMECANISMOS QUE TRANFORMAN EL MOVIMIENTOSISTEMA DE CADENA YPIONESSISTEMADE POLEASMECANISMOS ARTICULADOS O PALANCASTORNILLOBIELA- MANIVELAPION - CREMALLERAENGRANAJESLEVAS Y EXCNTRICASMANIVELA - CIGEAL

MAQUINA:Combinacin de cuerpos resistentes de tal manera que, por medio de ellos, se pueden encausar para realizar un trabajo.Tambin se define, como un conjunto de mecanismos que transforman la energa en trabajo til. Contienen mecanismos que aportan fuerzas importantes y transmiten potencia.

Ejem: Mquina de Coser, Mquina fresadora, Un automvil, una Gra, etc.

CONCEPTOS GENERALES

MECANISMO : Un mecanismo es parte de una mquina, el cual transmite fuerza y poder de un punto de entrada haca un punto de salida.Conjunto de elementos mecnicos que tienen una funcin determinada dentro de una mquina. El conjunto de las funciones de los mecanismos de una mquina ha de ser necesario para que sta realice la tarea encomendada.EJEMPLO:

Mecanismo para abrir las vlvulas de admisin del aguaMecanismo que hace girar el tambor Mecanismo de centrifugado

Mquina de lavar ropa

Diferencia entre mquina y mecanismoUn mecanismo es un conjunto de cuerpos conectados o ensamblados entre s, de tal modo que un movimiento de entrada de uno de sus elementos, pueda dar un movimiento de salida predeterminado. Los mecanismos transmiten y modifican el movimiento.Una mquina es una combinacin de mecanismos, los cuales adems de transmitir un cierto tipo de movimiento predefinido, tambin transmiten o modifican un cierto tipo de energa de entrada en un trabajo til prefijado.

Ejemplo de mquina es una gra, un automvil, una lavadora, etc.

Ejemplos:

MecanismoMquina

El estudio de los mecanismos se divide en anlisis y sntesis. En el anlisis de mecanismos se estudia el tipo de movimiento y las fuerzas involucradas en cada uno de los elementos de un mecanismo. En la sntesis de mecanismos, se estudia el diseo de cada una de las partes de un mecanismo.Anlisis de mecanismos

CINEMTICA: Estudio del movimiento relativo entre las diferentes partes de un mecanismo, sin considerar las fuerzas involucradas.DINMICA: Estudio de las fuerzas involucradas en un mecanismo, ya sea cuando ste se encuentre en reposo o en movimiento.

DIVISION

Ejemplos de Mecanismos:

EJEMPLO DE MQUINAS EN DIFERENTES SECTORES PRODUCTIVOS

ESTRUCTURA DE UNA MQUINAEl conjunto de elementos y mecanismos que tiene una mquina, se agrupan en sistemas:Sistema de adquisicin, transformacin o generacin de energa motriz: En el caso de un auto, el motor es el que transforma de la energa qumica de los combustibles en energa mecnica. Sistemas de transmisin y conversin de movimientos y fuerzas, conducentes a la realizacin del trabajo til: En el caso de un auto, este sistema lo constituye el embrague, caja de cambios, transmisin y mecanismo diferencial, que accionan las ruedas motrices y permiten el movimiento del vehculo.

Sistema de control: que permite dirigir y controlar la potencia, movimientos, etc, de la propia mquina. En el caso de un auto se encuentra los sistemas de direccin, el freno, acelerador, palanca y caja de cambios.Sistema de lubricacin: Permite disminuir los rozamientos y desgastes de los elementos en contacto. En el caso de un auto est dado por el depsito de aceite, bombas de impulsin, conductos, filtros, etc.

PIEZA:Cuando un mecanismo se separa en cada una de sus partes, se llega finalmente a obtener una serie de partes indivisibles, generalmente rgidas (aunque no necesariamente), denominadas Piezas.

Conjunto de piezas que conforman de una biela de un automvil.

MIEMBRO O ESLABN: Es un conjunto de piezas unidas rgidamente entre s, sin movimiento posible entre ellas. Constituye la unidad mvil de un mecanismo, pudiendo estar formado por una o varias piezas.El eslabn sobre el que acta la fuerza exterior aplicada se denomina conductor, y el miembro que efecta el movimiento exterior deseado se denomina conducido.

Una biela de automvil, se considera un eslabn.

De acuerdo a sus puntos de unin, se clasifican en: eslabn binario , el que tiene dos nodos eslabn terciario, el que tiene 3 nodos. eslabn cuaternario, el que tiene 4 nodos

PARES CINEMTICOS:

Un par cinemtico est constituido por dos eslabones interconectados entre s, entre los cuales se presenta un cierto tipo de movimiento relativo.

EJEMPLO:

PARES CINEMTICOS EN UN MECANISMO BIELA-PISTON-CIGEAL

La biela y el pistn La biela y el cigeal El cigeal y el bastidor El bastidor y el pistn

Clasificacin de los pares por el tipo de cierre:El movimiento relativo entre los eslabones de un par cinemtico, queda asegurado y limitado por el tipo de cierre. Se tiene: Cierre de forma: cuando el contacto queda asegurado por la forma de los dos miembros en contacto. Por ejemplo, el cierre de un mbolo con un cilindro.

Cierre de fuerza: Cuando el contacto queda asegurado una fuerza, tal como la fuerza de la gravedad o la fuerza elstica de un resorte. En la figura se observa, el cierre de fuerza entre la leva y el elevador de de vlvula de un motor.

Pares cinemticos inferiores y superiores:Segn la superficie de contacto de los dos miembros que constituyen el par, se clasifican en: Pares superiores: cuando el contacto entre los eslabones es lineal o puntual. Fig.(a) Pares inferiores: cuando el contacto entre los eslabones es superficial. Fig.(b)

Indique cules son pares inferiores y cules superiores.(e)(f)

Tipos de pares por su grado de libertad ( G.L):Dependiendo del nmero de grados de libertad que posee el movimiento relativo de los dos miembros que conforman el par, se clasifican en pares de I, II, III, IV o V grados de libertad.Para ello, tngase un cuenta que un cuerpo rgido en el espacio posee seis grados de libertad ( puede efectuar 6 movimientos independientes: 3 traslaciones segn los ejes X, Y y Z ; y tres rotaciones respecto a los mismos ejes.

XYZ

Al formarse un par cinemtico, un cuerpo libre se ve obligado a permanecer en contacto con otro. Por tanto, los grados de libertad del primero se reducen, segn sea el tipo de par. De los 6 movimientos posibles de un miembro libre, al unirse con otro formando un par, los reducir a 5,4,3,2,o 1.

Par prismtico(GDL=1)Par de revolucin o par revoluta (GDL =1)

Par cilndrico(GDL=2)

Par esfrico(GDL=3)

Par planar(GDL=3)

GDL=2El par permite el giro y el deslizamiento relativo entre los elementos conectados.

CADENA CINEMTICA:Conjunto de eslabones y juntas interconectados, de modo que proporcionen un movimiento de salida controlado en respuesta a un movimiento de entrada

EJEMPLOS:Cadena cinemtica de 2 pares inferiores y 1 superiorCadena de 5 eslabones y 6 pares: 1 y 4 ternarios; 2,3 y 5 binarios

Esquema cinemtico

REPRESENTACIN DE LOS MECANISMOS:Con el fin de simplificar el estudio de los mecanismos, nunca se dibujan stos en su totalidad con la forma y dimensiones de cada uno de los eslabones y pares, sino que se sustituye el mecanismo por un esquema o diagrama simplificado.

Esquema cinemtico

Puerta de acceso de una aeronave con su diagrama esquemtico.

Esquema cinemtico

Esquema cinemtico

Esquema cinemtico

Esquema cinemtico

Esquema cinemtico

Esquema cinemtico

GRADO DE MOVILIDAD DE UNA CADENA CINEMTICA PLANAEs el nmero de parmetros de entrada que se deben controlar independientemente, con el fin de llevar el dispositivo a una posicin particular.FRMULA GENERAL (Frmula de Kutzbahs):

M = Grado de movilidadL = Nro total de eslabones de la cadena cinemtica (incluyendo el eslabn tierra)J1 = Nro de pares cinemticos con un grado de libertad (Juntas completas)J2 = Nro de pares cinemticos con dos grados de libertad (semijuntas)

Observaciones:Si m = 1, el mecanismo se puede impulsar con un solo movimiento de entrada; si m = 2 se necesitan dos movimientos de entrada para producir un tipo de movimiento; si m = 0, el movimiento es imposible; si m = -1 o menos, hay restricciones redundantes y forman una estructura estticamente indeterminada.

M=0M=1M= -1

EJEMPLOS: Determinar el grado de movilidad de cada uno de los siguientes mecanismos(a)

PROBLEMA No.1:Determinar el grado de movilidad del mecanismo mostrado en la siguiente figura.

PROBLEMA No.2:Determinar el grado de movilidad del siguiente mecanismo.

PROBLEMA No.3:Dado el siguiente mecanismo, identificar los tipos de pares cinemticos que tiene y calcular su grado de movilidad.

PROBLEMA No. 4:

Dado el siguiente mecanismo, identificar los tipos de pares cinemticos que tiene y calcular su grado de movilidad.

PROBLEMA No.5:

En la siguiente figura se muestra el mecanismo que permite subir las lunas de la ventana de un auto. Demostrar que su grado de movilidad es M=1.

PROBLEMA No6:En la siguiente figura se muestra el mecanismo del tren de aterrizaje de un avin. Encuentre su grado de movilidad.

MECANISMO DE 4 ESLABONES (Ley de Grashof)La condicin necesaria para que al menos un eslabn de un mecanismo de 4 eslabones pueda realizar un movimiento circular completo, se conoce como condicin de Grashof y se enuncia como sigue:

"Si S+L < P+Q entonces, al menos una barra del mecanismo podr realizar un movimiento de rotacin completadonde S es la longitud de la barra ms corta, L es la longitud de la barra ms larga y P, Q son las longitudes de las otras dos barras.Existen tres tipos diferentes de mecanismos de Grashof y un solo tipo de mecanismo que no es de Grashof, que se describen a continuacin.

Clase I(Grashoff)S+L P+QNingn eslabn ser capaz de efectuar una revolucin completa.Triple balancnClase III(clase especial)S+L=P+QHay puntos de cambio dos veces por revolucin de la manivela de entrada, cuando los eslabones queden colineales. EJM. Paralelogramo, antiparalelogramo.

Mecanismo de Grashof: Manivela-biela-Balancin.Se ha fijado el eslabn adyacente al ms corto. L2 + L3 < L1 + L4

L1 +L2 = L3 + L4 BC y AD tienen el mismo sentido de giro

ESLABONAMIENTO DE DOBLE PARALALELOGRAMOObsrvese que en los eslabonamientos de paralelogramo y antiparalelogramo, los puntos de cambio permiten al eslabonamiento variar de forma imprevisible entre las formas de paralelogramo y antiparalelogramo cada 180, a menos que se proporcione un eslabn desfasado acoplado.

S+L > P+Q (No Grashof)Triple balancin No.1 Triple balancin No.2

Triple balancn No.3Triple balancn No.4

INVERSIN DE MECANISMOSUna inversin se crea por la fijacin de un eslabn diferente en la cadena cinemtica. Por tanto, si partimos de un mecanismos dado, se pueden obtener otros mecanismos derivados, cambiando el elemento fijo ( tierra). Hay tantas posibilidades de mecanismos , como eslabones tenga la cadena.

Inversiones CinemticasCuadriltero articulado

Cuadriltero de CorrederaMotor de combustin interna. Locomotora de Vapor (elemento 3 fijo, se impulsa la rueda 2).Motor rotatorio (elemento 1 gira respecto a A).Bomba de agua (elemento 4 fijo e invertido de exterior a interior).

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