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  1. 1. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 0 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 29-8-2015 MODULO II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico SUBMÓDULO 3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba CECYTE VENUSTIANO CARRANZA MANUAL DE PRÁCTICAS ESTUDIANTE: GRUPO:
  2. 2. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. INTRODUCCIÓN Este manual de prácticas fue realizado con la intención de facilitar al alumno el aprendizaje teórico y lo aplique en la práctica dentro del taller de mecatrónica, para que desarrolle las competencias con mayor facilidad, que le servirán para el desarrollo de habilidades, destrezas conocimientos y actitudes que utilizará en el campo de trabajo y también le permitirán continuar sus estudios superiores como profesional técnico, o en una ingeniería. El estudio de los mecanismos es de suma importancia en el diseño de máquinas modernas y para los equipos mecatrónicos, los mecanismos deben ser diseñados y creados con el mayor cuidado posible tanto en sus partes como en su interconexión. Del estudio de los mecanismos se ocupa la cinemática y aunque ésta solo se ocupa de analizar los movimientos de los eslabones en cuanto a su posición, velocidad y aceleración presentes en cada uno de los eslabones, al diseñar una máquina, no se debe omitir analizar las fuerzas que se presentarán para realizar el trabajo, así como la adecuada selección de materiales y los requerimientos en cuanto a acabados y precisión con que debe de fabricarse cada componente, ya que de ello depende la precisión, repetibilidad y confiabilidad del sistema. Es importante recordar que las necesidades de tu entorno están enmarcadas en un nuevo enfoque educativo denominado Educación Basada en Competencias, el cual exige de ti el desarrollo integral de habilidades y capacidades para que te enfrentes con éxito a un entorno laboral marcado por la calidad y la competitividad. Recuerda que en este submódulo te convertirás en un profesional dinámico ya que los contenidos que abordarás te llevarán desde la preparación de un torno convencional, el manejo de las herramientas de medición y de taller, y la realización de los diferentes tipos de corte que se aplican a las piezas de uso industrial sin descuidar el uso correcto y responsable de equipo de seguridad industrial. No olvides que en este manual se propone facilitarte en todo momento el proceso de aprendizaje significativo por medio de la práctica y el descubrimiento a través de las distintas actividades que se incluyen; además en ella se integran ejercicios que deberás resolver y desarrollar. En este manual de prácticas también se incorporan las competencias profesionales y las competencias genéricas, las cuales son de suma importancia en este contexto ya que ellas son parte fundamental para un mejor aprendizaje y el desarrollo de atributos y destrezas en nuestros estudiantes.
  3. 3. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. CONTENIDO INTRODUCCIÓN ..........................................................................................1 1. ENTORNO SIMULADOR DE MECANISMOS...........................................1 2. POLIPASTO ........................................................................................7 3. USO DEL ASISTENTE DE DISEÑO DE MECANISMOS. ...........................11 4. MECANISMO MANIVELA BIELA BALANCIN ........................................21 5. BIELA, MANIVELA CORREDERA.........................................................24 6. CIGÜEÑAL BIELA MANIVELA.............................................................27 7. TREN DE ENGRANES.........................................................................31 8. SIN FIN.PIÑON .................................................................................50 9. TORNILLO TUERCA...........................................................................54 10.CORREA Y POLEA .............................................................................59 11.MECANISMOS CON NEUMÁTICA E HIDRÁULICA................................69 BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................76
  4. 4. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 1 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 1 Nombre de la práctica ENTORNOSIMULADOR DE MECANISMOS. Tema Mecanismos y maquinas Movimientoplano Objetivo Identificar demanera correcta los niveles depresión en circuitos neumáticos y realizar las conversiones de unidades según los procesos industriales. Fuentes de información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México: PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 1 Sesión INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Los estudiantes conocerán el entorno del software simulador de mecanismos, mediante una práctica demostrativa realizada por el docente les mostrará los elementos básicos para el buen uso. Los estudiantes al término de esta práctica entregarán un reporte. Competencia Genérica 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. Competencia Disciplinar M5 Analizalasrelacionesentredosomásvariablesde unprocesosocial onatural para determinar o estimar su comportamiento. Productividad y empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplica la física dela neumática e hidráulicaen mecanismos mecatrónicos Marco teórico Simulador de Mecanismos SAM(SíntesisyAnálisis de Mecanismos) es un paquete interactivode software para PC,para el diseño, análisis (movimiento y fuerza) y optimización de mecanismos planares arbitrarios. Los Mecanismos pueden generarse ya sea a travésde losasistentes de diseñooa partir de los componentes básicos como vigas, deslizadores, engranajes, correas, muelles, amortiguadores y elementos de fricción.
  5. 5. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 2 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. SAMintegraanálisisnuméricode pre-procesamientoypos-procesamiento,comoanimacióny diagramas x-y, con un entorno fácil de usar ofreciendo menús desplegables, soporte para el ratón y recursos de ayuda. Captura de una pantalla típica de una sesión de diseño de un mecanismo La fundamentaciónmatemáticadelnúcleode análisis,lacual fueinspiradaporelbienconocido método de elementos finitos, ofrece un gran número de características y elimina muchos de los problemas de los programas tradicionales sobre mecanismo. Bucles abiertos, bucles cerrados, bucles múltiples e incluso mecanismo planetarios complejos, incluyendo los trenes planetarios de engranajes pueden modelarse en pocos minutos. SAM ofrece un grupo de asistentes de diseño el cual ayuda a sintetizar los mecanismos para tareas específicas, tales como:  Generación de la función Ángulo (se necesitan satisfacer como mínimo 3 pares de ángulos de entrada/salida).  Síntesis de 3 posiciones/ángulo del plano acoplador  Movimiento de línea recta aproximada  Movimiento de línea recta exacta En caso de que los asistentes de diseño no solucionen el problema de diseño específico, el usuario tiene que recurrir a su experiencia, diseños previos, manuales o ensayo y error para inventar el mecanismo, el cual posteriormente, puede ser modelado y analizado por SAM. La barra de herramientascontieneunnúmerode íconos que representanelmétodoabreviado de los elementos del menú. Nuevo Abre un proyecto de mecanismo nuevo Abrir Abre un proyecto de mecanismo existente Guardar Guarda el proyecto de mecanismo actual. Imprimir Imprime el mecanismo/gráficas actual Viga Entra un elemento viga. Deslizador Entra un elemento deslizador. Engranaje Entra un elemento engranaje. Correa Entra un elemento correa. Apoyo Aplica apoyo en la dirección "x" o "y" Fija Ángulo Relativo Fija el ángulo relativo entre dos elementos. Entrada Define la entrada (traslacional y rotacional). Mover Mueve un nodo. Coordenadas Exactas Define coordenadas nodales exactas. Entrada por Teclado Hace las entradas o selecciones generales a través del teclado.
  6. 6. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 3 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Seleccionar Seleccionar partes de un mecanismo o gráficos Análisis Empieza el análisis del mecanismo. Animación Empieza la Animación. Optimización Empieza la Optimización. Gráfica/Seleccionar Selecciona elementos para incluirlos en la gráfica. Gráfica/Intercambiar Intercambia los elementos de la gráfica entre "y izquierdo" y "y derecho". Gráfica/Deseleccionar Retira el elemento de la gráfica. Presentación de procedimientos Conmuta entre 3 modos: 1. mecanismo y gráfica, 2. mecanismo, 3. gráfica. Alejar Aleja la visualización. Máx Zoom Ajusta la visualización de tal forma que el mecanismo se ajusta a la ventana. Zoom Zoom (el usuario puede definir la ventana del zoom). Pan Mueve la ventana de visualización Zoom anterior Regresa a las especificaciones anteriores del zoom. Deshacer Revoca la última acción. Rehacer Rehacer la última ( deshacer ) la acción METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad Computadora Procedimiento Escoja Abrir desde el menú Archivo o clic en Aparece el Cuadro de Diálogo Abrir
  7. 7. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 4 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Seleccione el Archivo "SLCR.DAT" haciendo clic en él, luego clic en el botón Aceptar. Alternativamente, puede hacer doble en el Archivo en vez de un clic y luego clic en botón Aceptar. El Archivo del mecanismo se cargará y su pantalla lucirá como esta: En la ventana derecha se muestra el mecanismo, mientras que en la izquierda, se muestran la posición y velocidad del nodo 3 en la dirección x. Seleccione Animación del Menú Visualización o haga clic en Ahora verá una visualización animada del mecanismo. Escoja Seleccionar del menú Resultado o haga clic en . Luego, clic en el nodo 3. Aparecerá un Cuadro de diálogo con las propiedades del nodo.Los elementos seleccionados son los que están representados en la gráfica. Como puede ver, la mayoría de los elementos están vacíos, quiere decir que no se han graficado (y tampoco se han calculado). Si desea más resultados, tiene que seleccionar ese elemento y presionar Aceptar. Revise el eje de Aceleración y presione Aceptar. Lagráficase actualizaautomáticamente y se muestrael resultado solicitado.
  8. 8. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 5 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Escoja "Curva de Conmutación" del menú Resultado o haga clic en luego, clic en la etiqueta X(3) de la ventana de la gráfica. La etiqueta X(3) se ha movido hacia la derecha y el desplazamiento X del nodo 3 X(3) se escala de acuerdo a la escala del eje "y" derecho (este mecanismo de doble escala "y" es útil especialmente en caso de que el rango de las variables mostradas difiera significativamente).
  9. 9. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 6 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Escoja importar DXF del menú Archivo y seleccione el archivo "SL.DXF". El archivo DXF se importará y todos sus elementos gráficos se tratarán automáticamente como un grupo. Su pantalla lucirá así : Escoja adjuntar Grupo del menú Gráficas y siga las instrucciones. Primero tiene que seleccionar el grupo de elementos gráficos que desea adjuntar (clic en los datos DXF que acaba de importar) luego, haga clic en el elemento al cual usted le desea adjuntar ese grupo (clic en el elemento No.2). Seleccione Animación del menú Visualización o haga clic en Verá una animación en la cual los elementos gráficos se mueven junto con el elemento No.2. Este es el final de nuestro primer paseo guiado basado en un Archivo de Proyecto de un Mecanismo existente. En los próximos capítulosaprenderá la forma de diseñar mecanismos basadosen el Asistente de Diseño así como también la forma de construir "manualmente" sus propios mecanismos. Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  10. 10. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 7 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 2 Nombre de la práctica POLIPASTO Tema Mecanismos y maquinas Movimientoplano Objetivo Comprenderel funcionamientode laspoleaspara determinarlasventajasmecánicasde lospolipastos. Fuentes de información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México: PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje El estudiante realizaraunapráctica guiadapara construirEl mecanismode polipasto y determinar su funcionamiento y aplicación en la industria,con ayuda del profesor lo ensambla en el taller. Competencia Genérica 5.4 Identifica los sistemas y reglas o principiosmedulares quesubyacen a una seriede fenómenos. Competencia Disciplinar M5 Analizalasrelacionesentre doso más variablesde un procesosocial o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividad y empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplica la física dela neumática e hidráulicaen mecanismos mecatrónicos Marco teórico Polea Del francés poulie, una polea forma parte de las denominadas máquinas simples. Está formada por una rueda móvil alrededor de un eje, que presenta un canal en su circunferencia. Por esa garganta atraviesa una cuerda, en cuyos extremos accionan la resistencia y la potencia. Polipasto Un polipasto es una máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena que alternativamente va pasando por las diversas gargantas de cada una de aquellas. Se utiliza para levantaro moveruna carga con una gran ventajamecánica,porque se necesitaaplicaruna fuerza mucho menor que el peso que hay que mover.
  11. 11. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 8 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Las poleas empleadas pueden ser fijas o móviles.  La polea fija solo cambia el sentido del movimiento sin modificar la velocidad de desplazamiento.  La polea móvil permite modificar el sentido del movimiento y la velocidad de desplazamiento. Para facilitarel funcionamientodel mecanismose puede recurrira la combinación de poleas fijas con móviles, dando lugar al denominado polipasto Polea fija En la más usadacuando soloesnecesariomodificarladirecciónde la fuerza aplicada. Ejemplos básicos de uso son los sistemas empleadosparacorrer cortinas,las roldanasde los pozosde agua, las puertas de elevación de los garajes... Polea móvil Se empleacuandoloimportanteesaumentarel esfuerzorealizado. Su máximautilidadaparece en lossistemasde elevaciónde cargas (grúas) bajola formade polipasto(combinaciónde poleasfijascon móviles). Torno Sistema básico formado por un torno (cilindro) sobre el que se encuentra enrollado un cable con un extremo libre;a estos operadores suelen añadirse una manivela solidaria con el torno y unos soportes. El funcionamientoconsiste en que, cuando giramoslamanivela,giraconellael cilindro, lo que hace que el cable se enrolle a su alrededor(ose desenrolle,segúnel sentido de giro del torno) y ello provoque el desplazamientolineal de su extremo libre. Este sistema es perfectamente reversible, empleándose tanto para la producción de movimientos linealesa partir de giratorios, como para la producción de giratorios a partir de lineales. Ejemplos de uso podrían ser:
  12. 12. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 9 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. • Obtenciónde lineal a partir de giratorio en: grúas (accionadopor un motor eléctricoenvezde una manivela),barcos(pararecogerlas redesde pesca, izar o arriar velas,levaranclas),pozosde agua (elevar el cubo desde el fondo), eleva lunas de los automóviles. • Obtención de giratorio a partir de lineal en: peonzas (trompos), arranque de motores fuera- borda, accionamiento de juguetes sonoros para bebés. METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad  Tiras de maderade diferentes medidas segúndiseño  Tornillos  2 poleasde tendedero  1 cuerda  5 bolsitasconarena,que pesen aproximadamente 100g  1 carrete de hilospara hacerel torno  Base de madera para el torno Procedimiento 1. Elabora en madera el siguiente prototipode poleasimple 2. Realizalo siguiente yresponde las preguntas a) ¿La fuerzaempleadaparalevantarlacarga con la manoes igual a la fuerzaempleadaparalevantarlacarga al tirar de la cuerdade la poleasimple? b) ¿Por qué? c) Colocauna bolsitaaambos extremosde lacuerdade la polea¿se mantienenen equilibrio?______ ¿Por qué?____________________________________________ 3. Modificael prototipo de la siguiente manera
  13. 13. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 10 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 4. Realizalo siguiente yresponde las preguntas d) ¿Cómo se le llamaal arregloconpoleasdel paso3? _______________________ e) ¿La fuerzaempleadaparalevantarlacarga al tirar de la cuerda de la poleasimple del paso1 esigual a la fuerzaempleadaal tirarde la cuerdaen el arreglode poleasdel paso3? ____________________________________________________________ f) ¿Por qué?__________________________________________________________ g) Colocadosbolsitasenlapoleamóvil yuna bolsitaenel extremolibre de lacuerda ¿se mantienenen equilibrio?______ ¿Por qué?_____________________________ 5. Modificael prototipo de la siguiente manera 6. Responde lassiguientespreguntas h) ¿Cómo se le llamaal arregloconpoleasdel paso5? _______________________ i) ¿La fuerzaempleadaparalevantarlacarga al tirar de lacuerda de la poleasimple delpaso1 esigual a la fuerzaempleadaal tirarde la cuerdaen el arreglode poleasdel paso7?_______________________________ j) ¿Por qué?__________________________________________________________ k) Coloca cuatro bolsitasenlaspoleasmóvilesyunabolsitaenel extremolibre de lacuerda¿se mantienenen equilibrio?______ ¿Por qué?_______________________ Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  14. 14. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 11 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 3 Nombre de la práctica USO DEL ASISTENTEDE DISEÑO DE MECANISMOS. Tema Eslabón,ciclo,parcinemáticoy cadenacinemática Determinacióndel gradode libertad Objetivo Elaborar un mecanismo de 4 barras con el asistente de diseñode maneracorrectadel simuladorde mecanismos. Fuentesde información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México:PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje El estudiante mediante una práctica supervisada realiza el modelamiento de un mecanismo considerando cada uno de los parámetros aplicando el asistente de diseño de mecanismos y al finalizar entrega un reporte al docente. CompetenciaGenérica 5.5 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. CompetenciaDisciplinar M5 Analizalasrelacionesentre doso más variablesde un procesosocial o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividady empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplicalafísica de la neumáticae hidráulicaenmecanismosmecatrónicos Marco teórico ASISTENTE DE DISEÑO DE MECANISMOS SAM ofrece un grupo de asistentes de diseño el cual ayuda a sintetizar los mecanismos para tareas específicas, tales como:  Generaciónde lafunciónÁngulo(se necesitansatisfacercomomínimo3 paresde ángulosde entrada/salida).  Síntesis de 3 posiciones/ángulo del plano acoplador  Movimiento de línea recta aproximada  Movimiento de línea recta exacta En caso de que los asistentes de diseño no solucionen el problema de diseño específico, el usuario tiene que recurrir a su experiencia, diseños previos, manuales o ensayo y error para inventar el mecanismo, el cual posteriormente, puede ser modelado y analizado por SAM. Brevemente le explicaremos el concepto de los asistentes de diseño basados en la tarea de diseño para crear un mecanismo de 4 barras que guía el plano acoplador para satisfacer las 3 posiciones específicas y los ángulos. Seleccione Archivo/Asistente/Mecanismo de 4 barras Un cuadro de diálogo aparecerá con 5 pestañas relacionadas con tareas específicas del diseño,las cuales puede ejecutarlas el mecanismo de 4 barras.
  15. 15. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 12 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Escoja "Síntesis de 3 posiciones (I)" Esto trae lapestañade la "Síntesisde 3 posiciones(I)"alaposiciónfrontal.Eneste cuadrode diálogo usted puede especificar 3 posiciones/ángulos de un plano acoplador además de la ubicación de los Nodos fijos Ao y Bo. Cómo primera introducción, le sugerimos que acepte los valores por defecto.
  16. 16. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 13 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Presione Aceptar para usar los valores actuales Basado en las tres posiciones/ángulos específicos del punto acoplador C y los ejes base Ao y Bo, un mecanismo de 4 barras se sintetiza, analiza (basado en cierto movimiento de entrada) y la ruta del punto acoplador(+ de 3 posiciones/ángulosobjetivosespecificados) se muestranenla ventanadel mecanismo. Inicialmente,la ventana del gráfico,muestra el ángulo de la manivela como función del tiempo. Presione (Max Zoom) para una mejor vista del mecanismo seguido por (Animación) Su pantalla ahora lucirá así con la animación del mecanismo.
  17. 17. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 14 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Presione de nuevo para detener la animación y mover el ratón sobre la ventana de la gráfica Al moverel ratónsobre laventanade lagráficase produciráundesplazamientode lalíneavertical del cursor y el mecanismo se moverá como consecuencia. De esta manera, usted puede estudiar detalladamente el movimiento del mecanismo. Si el mecanismo no se mueve junto con la línea vertical de la gráfica, debe presionar F4 (=Archivo/Preferencias) y activar el enlace del cursor de la gráfica. Presione <F8> para regresar al Asistente de Diseño. Si el resultadode la síntesisno es satisfactorio,puede regresaral Asistente de Diseñoyprobar otros gruposde datosde entrada.Enestatareade diseñoespecíficade 3posicioneslaposicióninicial yfinal generalmente es fija pero podría "jugar" con la posición o ángulo central. También podría escoger diferentes lugares para sus ejes fundamentados Ao o Bo. METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad Computadora Procedimiento El menúArchivo/Asistente/Mecanismode 4barras ejecutael asistente Mecanismode 4barras, el cual le permite generarun Mecanismode 4 barras general de maneramuyfácil,ejecutarunasíntesisde lafunciónánguloyuna síntesisde 3 posiciones. General nodos
  18. 18. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 15 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Este cuadro de diálogole permiteal usuariogenerarunMecanismode 4 barras incluyendoel punto,especificando lascoordenadasde losnodos. General (nodos,ángulos,dimensiones)
  19. 19. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 16 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Esta es unavariacióndel cuadrode diálogoanteriorde generación.El Mecanismode 4 barras se define atravésde losejescimentadosAoyBo,el ángulode la manivelaay laslongitudesdel enlace a,b,c y las dimensiones"u"y"v", lascualesdeterminanlaubicacióndel puntoacoplador. Síntesisde la funciónÁngulo Basado en lospares de ángulosde entrada/salidaespecificados,unMecanismode 4 barras se sintetizaa travésdel método Freudenstein. En el caso de 3 pares de ángulos de entrada/salida, lo cual es lo mínimo, se pretende un Mecanismode 4 barras que satisfagaexactamente losrequerimientos.El usuariopuede tambiénespecificarmásde 3 paresde ángulosde entrada/salida,encuyocasolosrequerimientosseránsatisfechosaproximadamente(al menos la aproximación de cuadrados). Algunascombinacionesde los ángulosde entrada/salidaespecificadossontalesque elmecanismonopuede alcanzar todaslasposicionessinserdes-ensambladoentre dichasposiciones.Ental situación,El usuariopuedeintentarbuscar solucionesalternasdesplazandotodoslosángulosde entradaysalidaycorregireste desplazamiento,agregandouna viga extra a la manivela para compensar el desplazamiento de los ángulos.
  20. 20. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 17 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico.
  21. 21. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 18 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Resultadode la generaciónde la funciónde un ángulo(el desplazamientode 30 grados en el requerimiento del ángulo, lo compensala viga extra) Síntesis(I) de 3-Posiciones Basado en los3 ángulos/posicionesespecificadosdel puntoacopladorC y la ubicaciónde losejesbasesAo y Bo, se sintetiza un Mecanismo de 4 barras, el cual genera un movimiento del punto acoplador que pasa exactamente a través de estas tres posiciones rescritas con las orientaciones prescritas del plano acoplador. Algunas combinaciones de los requerimientos son tales que el mecanismo resultante no puede alcanzar todas las posiciones sin ser des-ensamblado entre dichas posiciones. En tal situación, el usuario puede tratar de especificar diferentes ubicaciones de los ejes base Ao y Bo. Además, en muchas situaciones de diseño, solamente los puntos inicial yfinal estánrealmente fijosyes tolerable variarlaposicióncentral.Encaso de que el puntoacoplador pase a través de las posiciones prescritas en el orden incorrecto, uno tiene que cambiar la dirección del movimiento de entrada. Después de presionar Aceptar, el mecanismo automáticamente se sintetiza y se muestra incluyendo los tres ángulos/posiciones prescritos del punto acoplador.
  22. 22. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 19 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Mecanismode 4 barras sintetizadoincluyendolostres ángulos/posicionesprescritosdel puntoacoplador. Síntesis(II) de 3-Posiciones
  23. 23. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 20 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Asistente del Mecanismode 4 barras: Síntesis(II) de 3 posiciones Basado enlastres posicionesespecificadasde lospuntoscircularesA yB y la ubicaciónde losejesbase AoyBo, un Mecanismode 4 barras se sintetiza,el cual generaunmovimientoque satisface estosrequerimientos. Algunascombinacionesde requerimientossontalesque el mecanismoresultantenopuede alcanzartodaslas posicionessinserdes-ensambladoentre dichasposiciones.Ental situación,el usuariopuede intentarespecificar diferentesubicacionesde losejesbase AoyBo. Además,enmuchassituacionesde diseñosolamente lasposiciones inicial yfinal estánrealmente fijasyestolerable variarlaposicióncentral. En caso de que el puntocircularpase a travésde lasposicionesprescritas enel ordenincorrecto,unotiene que cambiarla direccióndel movimiento. Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  24. 24. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 21 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 4 Nombre de la práctica MECANISMO MANIVELA BIELA BALANCIN Tema Mecanismosymaquinas Movimientoplano Objetivo Comprenderel funcionamientode losmecanismosManivela- Biela-BalancínparaComprobarlaLey de Grashof y Conocer losmovimientosde cadaeslabónal cambiarla configuración del mecanismo. Fuentesde información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México:PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSONEducación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Los estudiantes en una práctica autónoma diseñan y construyen con madera un mecanismo de manivela-biela- corredera, para identificar su aplicación en la industria. CompetenciaGenérica 5.6 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos. CompetenciaDisciplinar M5 Analizalasrelacionesentre doso más variablesde un procesosocial o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividady empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplicalafísica de la neumáticae hidráulicaenmecanismosmecatrónicos Marco teórico MECANISMO MANIVELA BIELA BALANCIN Es un mecanismo en el cual el eslabón de entrada es la manivela, mientras que el de salida es el balancín, que posee un movimiento de rotación alternativo. La manivela2rota completamente alrededordel pivoteO2 yproduce que el acoplador(biela) haga oscilara la manivela4alrededorde O4.Se deduce que el mecanismotransformael movimientode rotaciónenmovimientooscilatorio,comose muestraenlafigura2.4.
  25. 25. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 22 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. El mecanismomanivelabalancínestáconformadopor4 barras, y necesariamente labarramás corta tendráque ser lamanivela,dichabarramás corta realizagiroscompletos,mientrasque,labarra unidaa tierrao balancín posee unmovimientode rotaciónalternativo. En otras palabras,el mecanismomanivelabalancíntienelafunciónde convertirel movimiento rotacional de entradaenla manivela,enmovimientooscilatoriode salidaenel balancín. Algunasaplicacionescomunesdelmecanismomanivelabalancínson:el mecanismode lamáquina de coser,el mecanismode lasbombasde pozosde petróleo,el mecanismode lasmáquinas elípticas. a. Inicialmente se debendefinirlasposicionesextremasdel balancín. . b. Se traza unarecta cualquiera,que pase por . c. Se traza , pasandopor , formandoun ángulo con . d. El puntode corte de las líneas y , enel punto , se toma como centrode la manivela. e. La longitud se obtienede ,pues . f. La longitud se calculaa partirde . g. Finalmentese obtieneel mecanismomanivelabalancínilustrado. Posicionesextremasde balancín Longitud de Manivela-balancín
  26. 26. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 23 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad - Tiras de maderade diferentes medidas(19cm,31cm, 33cm y 35cm) - 4 Cuadritosde maderade 3cmx3cm - 4 Tornillosy4 tuercasde distintas medidas según diseño Taladro Pinzasmecánica Procedimiento 1. Elabora en madera el siguiente mecanismo Manivela-Biela-Balancín 2. Responde lassiguientespreguntas a) ¿Qué esun mecanismode 4 barras?: ______________________________________ ________________________________________________________________________ b) ¿Qué dice la Ley de Grashof?:____________________________________________ ________________________________________________________________________ c) ¿En el mecanismodesarrolladoenel paso1 se cumple laleyde Grashof?_________ ¿Por qué?_______________ d) ¿Si lamaniveladel mecanismodel paso1midiera31cm se cumpliríalaleyde Grashof? _______ ¿Qué ocurriría eneste caso? __________________________________________________________________________________ 3. Siendo“s” la barra más corta, “l” la barra más larga, “p” y “q” las otras barras, dibuja las trayectorias que sigue cada eslabónsegúnla configuración que se te muestra en las siguientesfigurasy escribe el nombre del mecanismo: Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  27. 27. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 24 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 5 Nombre de la práctica BIELA,MANIVELA CORREDERA Tema Mecanismosymaquinas Movimientoplano Objetivo Comprenderel funcionamientode losmecanismos Manivela-Biela-CorrederaparaConocerlosmovimientos de cada eslabóndel mecanismo. Fuentesde información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México: PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Losestudiantesatenderánunaprácticademostrativaporel docente,realizada con software CAD. Registrarán sus observaciones en un instrumento elaborado previamente por el docente,quien expondrá la utilización de los comandos para lageneraciónde ensamblesapartirde diseñosde piezasmecánicasprediseñadas, imprimiendo movimiento al ensamble, aclarando dudas existentes. Al final, los estudiantescompartiránlainformaciónobtenidaconel restode suscompañeros. CompetenciaGenérica 5.7 Identificalossistemasyreglasoprincipiosmedularesque subyacenaunaserie de fenómenos. CompetenciaDisciplinar M5 Analiza las relaciones entre dos o más variables de un proceso social o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividady empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplicalafísica de la neumáticae hidráulicaenmecanismosmecatrónicos Marco teórico Biela, manivela Corredera Otro mecanismo común es el de manivela-corredera, el cual consiste también en una combinación de cuatro eslabones, con uno designado como la bancada Este mecanismo, sin embargo, está conectado por tres uniones de perno y una unión de corredera.
  28. 28. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 25 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. En la figura 1.37a se presenta un mecanismo que impulsa una bomba de agua manual. En la figura 137b se muestra el diagrama cinemático correspondiente. La movilidad del mecanismo manivela-corredera se representa como sigue: n = 4, jp, = (3 pernos + 1 corredera) = 4, jh, =0 M= 3(n- 1) - 2jp,- jh = 3(4 - 1) - 2( 4) -0 = 1. Como el mecanismo de manivela-corredera tiene un grado de libertad, está restringido para operar completamente con un impulsor. La bomba de la figura 1.37 se activa en forma manual empujando el mango (eslabón 3). En general, el eslabón pivote conectado a la bancada se conoce como manivela. Este eslabón no siempre logra efectuar una revolución completa. El eslabón que mueve se conoce como corredera. Este eslabón es el pistón-varilla de la figura 1.37. El acoplador o biela "acopla" el movimiento de la manivela y la corredera. METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad  Tiras de maderade diferentes medidas(5cm,10cm, 20cm y 50cm)  Guías de 35cm  Tornillosytuercasde distintas medidassegúndiseño Taladro Pinzasmecánica Procedimiento 1. Elabora en madera el siguiente mecanismo Manivela-Biela-Corredera
  29. 29. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 26 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 2. Responde las siguientespreguntas a) ¿Qué movimientorealizacadaeslabóndel mecanismoManivela-Biela-Corredera?: Manivela:_______________________________________________________________ Biela:__________________________________________________________________ Corredera:______________________________________________________________ b) ¿Cuál esla distanciamínimaque recorre lacorredera?:________________________ c) ¿Cuál esla distanciamáximaque recorre lacorredera?:________________________ d) ¿Cuál esla distanciatotal que recorre lacorredera?:__________________________ e) Si quisiéramosque lacorrederarecorrieraunadistanciade 10cm ¿Qué medidas deberíande tenerla manivelaylabiela?:___________________________________ Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  30. 30. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 27 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 6 Nombre de la práctica CIGÜEÑAL BIELA MANIVELA Tema Mecanismos y maquinas Movimientoplano Objetivo Observarcual es el funcionamientodelmecanismodel cigüeñal-biela-pistóny lafunciónque realizadentrode los mecanismosenlosque se utilizan. Fuentes de información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México: PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Los estudiantesrealizaránunapráctica guiadapor el docente,enun software CAD, donde aplicaránloscomandosutilizadosenlageneraciónde ensambles;partiendo de la selección de piezas mecánicas prediseñadas acordes a un mecanismo; imprimiendo movimiento al ensamble. Los estudiantes guardarán y entregarán su ensamble en archivo electrónico y el docente aclarará dudas. Competencia Genérica 5.8 Identifica los sistemas y reglas o principiosmedulares quesubyacen a una seriede fenómenos. Competencia Disciplinar M5 Analizalasrelacionesentre doso más variablesde un procesosocial o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividad y empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplica la física dela neumática e hidráulicaen mecanismos mecatrónicos Marco teórico Cigüeñal biela manivela Permite obtener un movimiento lineal alternativo perfecto a partir de uno giratorio continuo, o viceversa. 2.3.1.- DESCRIPCIÓN Básicamente consiste en conectar la cabeza de una biela con el mango de una manivela (o con la muñequillade uncigüeñal oel eje excéntricode unaexcéntrica) y el pie de biela con un émbolo. El giro de la manivelaprovocael movimientode labielay,consecuentemente,el desplazamiento lineal alternativo del émbolo.
  31. 31. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 28 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. La amplituddel movimientodel pistónse denominaCarreray viene determinadoporel diámetro de giro del eje excéntrico al que está conectada la cabeza de la biela. Puntos muertos. El pistón está dotado de un movimientolineal de vaivéncuyociclo es:retroceso,paro,avance,aro,nuevo retroceso, paro. En este movimiento lineal alternativo existen dos puntos en los que el émbolo se queda completamente parado para poder invertir el sentido de la marcha; a esos puntos se les denomina puntos muertos. Al que se produce al final del retroceso se le denomina punto muerto inferior y al que se produce al final del avance punto muerto superior.
  32. 32. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 29 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Se denominamotor de cuatro tiempos al motor de combustióninternaalternativo tantode ciclo Otto como ciclo del diésel, que precisa cuatro, o en ocasiones cinco, carreras del pistón o émbolo(dosvueltascompletasdelcigüeñal) paracompletarelciclotermodinámicodecombustión. Estos cuatro tiempos son: Aquíse detallanlosdiferentestiempos(actividadesrealizadasduranteelciclo)ysuscaracterísticas.  1-Primer tiempo o admisión: en esta fase el descenso del pistón aspira la mezcla aire combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por compresión. La válvula de escape permanece cerrada, mientras que la de admisión está abierta. En el primer tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas da 90º y la válvula de admisión se encuentra abierta y su carrera es descendente.  2-Segundotiempoo compresión:al llegaral final de la carrera inferior,laválvulade admisión se cierra, comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el ascenso del pistón. En el 2º tiempoel cigüeñalda360º y el árbol de levasda180º, yademásambasválvulasse encuentran cerradas y su carrera es ascendente.  3-Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de la carrera superior el gas ha alcanzadola presiónmáxima.En losmotoresde encendidoprovocadoode cicloOtto salta la chispaenlabujía,provocandolainflamaciónde lamezcla,mientrasque enlosmotoresdiésel, se inyecta a través del inyector el combustible muy pulverizado, que se autoinflama por la presiónytemperaturaexistentesenel interiordel cilindro.Enamboscasos,unaveziniciadala combustión, esta progresa rápidamente incrementando la temperatura y la presión en el interiordel cilindroyexpandiendolosgasesque empujanel pistón.Estaes la únicafase en la que se obtiene trabajo.Eneste tiempoel cigüeñalgira180º mientrasque el árbol de levasgira 90º respectivamente, ambas válvulas se encuentran cerradas y su carrera es descendente.
  33. 33. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 30 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico.  4 -Cuarto tiempo o escape: en esta fase el pistón empuja, en su movimientoascendente, los gases de la combustión que salen a través de la válvula de escape que permanece abierta. Al llegar al punto máximo de carrera superior, se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión, reiniciándose el ciclo. En este tiempo el cigüeñal gira 180º y el árbol de levas gira 90º. METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad - Madera (según diseño) - Alambre (puede ser de un gancho de ropa) - Tornillos o clavos (según diseño) - Cilindros de plástico transparente(puede ser de botellas pet) - Tiras de plástico transparente Taladro Pinzas mecánicas Procedimiento 1. Elabora en madera el siguiente mecanismo cigüeñal-biela-pistón a) ¿Qué movimientorealizacadaelementodelmecanismocigüeñal-biela-manivela?: Manivela:_______________________________________________________________ Cigüeñal:______________________________________________________________ Biela:_________________________________________________________________ b) ¿De qué maneracalcularías ladistanciaque recorre la bielaobservandoel cigüeñal?: ___________________________________________________________________ Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  34. 34. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 31 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 7 Nombre de la práctica TREN DE ENGRANES Tema Tren de engranajescompuesto, Tren de engranajessimple. Objetivo Diseñar y construir un tren de engranes mediante los conocimientos adquiridos para la solución de una problemática. Fuentesde información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México: PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Los estudiantes realizarán una práctica supervisada por el docente, en un software CAD, donde aplicarán los comandos utilizados en la generación de ensambles; partiendo de la selección de piezas mecánicas prediseñadas acordes a un mecanismo; imprimiendo movimiento al ensamble. Los estudiantesguardarán y entregarán su ensamble en archivo electrónico y el docente aclarará dudas. CompetenciaGenérica 5.9 Identificalossistemasyreglasoprincipiosmedularesque subyacenaunaserie de fenómenos. CompetenciaDisciplinar M5 Analiza las relaciones entre dos o más variables de un proceso social o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividady empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplicalafísica de la neumáticae hidráulicaenmecanismosmecatrónicos Marco teórico Transmisiónporengranes Transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes, consiguiendo disminuciones o aumentos significativos de la velocidad; tambien permite mantener o invertir el sentido de giro. Este tipo de transmisiones se usa mucho como reductor de velocidadenlaindustria(máquinasherramientas,robótica,grúas), en la mayoría de los electrodomésticos (vídeos, cassetes, tocadiscos, programadores de lavadora, máquinas de coser, batidoras,exprimidores),enautomoción(paralascajasde cambio de marchas) y en general en cualquier máquina que precise transmitir elevadas potencias con reducciones de velocidad importante.
  35. 35. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 32 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. En este mecanismo las velocidadesde girodelos sucesivos ejes (N1, N2, N3 y N4) se van reduciendoamedidaque se engrana una rueda de menor número de dientes (conductor con Zb dientes) con una de mayor número (conducida con Za dientes). Si el engrane se produce desdeunaruedade mayornúmerode dientesaunade menornúmero, obtendremos un aumento de velocidad. Si suponemos un sistema técnico formado por tres tramos en el que el eje motriz gira a la velocidad N1, por cada grupo montado se producirá una reducción de velocidad que estará en la misma proporción que los diámetros de las poleas engranadas. Si suponemos que el número de dientes de cada una de las ruedas no son iguales, se cumplirán las siguientes relaciones: N2=N1·(Za/Zb) N3=N2·(Zc/Zd) N4=N3·(Ze/Zf) or tanto,en este casotendremosque lavelocidaddel ejeútil respecto a la del eje motriz será: N4=N1·(Za/Zb)·(Zc·Zd)·(Ze·Zf) Luego: La relación de transmisión de este sistema se calcula multiplicando entre sí las diferentes relaciones que la forman:
  36. 36. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 33 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. En el caso de que se empleen ruedas dentadas dobles iguales para construir el tren de engranajes, se cumplirá: Za=Zc=Ze y Zb=Zd=Zf, con lo que tendremos, para un sistema de tres tramos: Velocidad del eje de salida: Relación de transmisión: CALCULO DE ENGRANES CILINDRICOS Los engranes son ruedas dentadas cilíndricas que se usan para transmitir movimiento y potencia desde un eje giratorio hasta otro. Los dientes de un engrane conductor encajan con precisión en los dientes del engrane conducido, como se verá en la siguiente figura, los dientes del impulsor empujan los dientes del impulsado, lo cual constituye una fuerza perpendicular al radio del engrane.
  37. 37. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 34 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Con frecuencia se emplean engranes para producir un cambio de velocidad angular del engrane conducidorelativaa la del engrane conductor.En la figuraanteriorpodemosdistinguirel piñóny el engrane siendoel primeroelengranemáspequeñoyel segundo llamadosimplemente engrane. El engrane gira con más lentitudque el piñón.La cantidadde reducciónde velocidaddependede la relacióndel númerode dientesenel piñónentre el númerode dientesenel engrane mayor,de acuerdo con la siguiente relación: En la cual: = Revolucioneporminutodel piñón. = Revolucioneporminutodel engrane = Numerode dientesdel engrane = Numerode dientesdel piñón Ejemplode aplicación Se requiere que lavelocidadde entradade 1800rpm enel piñónseareducida a la salidadel engrane a lamitad,el piñóntiene 32 dientes. ¿Cuál esel númerode dientesdelengrane paraque la condiciónse cumpla? Solución De laformuladada anteriormentedespejamos ,obteniendo: NG = (Np * np) / nG Sustituyendovalores NG = (32 * 1800) / 900 NG = 64 NOMENCLATURA DE LOS ENGRANES
  38. 38. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 35 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Para calcularla mayoría de los términosde lafiguraexistenlasiguiente formulas: D = m* N D = Circunferenciaprimitiva m = modulo N = numerode dientes PC = (π* D) / N PC =Pasocircunferencial D = Circunferenciaprimitiva De = D – 2*m ó De = m*(N + 2) De = circunferenciade lacabezaó diámetroexterno Espesor= 0.5 * PC Di = De – 2h Di = Circulodel pie odiámetrointerno h = alturatotal del diente h = 2.167*m filetminimo=espesor/6 filetmáximo=m * 0.3 METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad 1 Motor de corriente directa. - 1 Pila de 9V o un eliminador de 6V - 1 conector de pila cuadrada de 9V - 4 engranajes compatibles y sus ejes. - Placa de soporte. Procedimiento ELABORACIÓN DE UN TREN DE ENGRANES 1. Elabora el siguiente mecanismosobre laplaca de soporte.
  39. 39. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 36 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 2. Responde lassiguientespreguntas a) ¿Cuál esla relaciónde transmisiónentre losengranes1y 2 en su diseño?_________ b) ¿Y entre losengranes3y 4?______________________________________________ c) ¿Cuál esla relaciónde transmisióntotal,esdecirdel 1al 4?_____________________ d) ¿Cómo esla velocidaddel motorenrelaciónaladel engrane 4?_________________ e) Si la velocidadaumentaose reduce entre losengranes,¿Qué ocurre conlafuerza transmitida?_______________ DIBUJO DE ENGRANESCILINDRICOS Procedimientoparadibujarunengrane de 36 dientescon módulo 3 y ángulode presiónde 20º 1. CalcularDiámetroprimitivo D = m*N D = 3 * 36 D = 108mm 2. CalcularDiámetroexterno De = D + 2m De = 108 + 2(3) De = 114mm 3. Calcularalturadel diente h = 2.167*(3) h = 6.501mm
  40. 40. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 37 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 4. CalcularDiámetrointerno Di = De – 2h Di = 114 – 2(6.501) Di = 100.9mm 5. Calcularel pasocircunferencial Pc = (π * D) / N Pc = (π * 108) / 36 Pc = 9.42mm 6. Calcularel espesordel diente Espesor= 0.5 * Pc Espesor= 0.5 * 9.42 Espesor= 4.71mm Filet= 4.71mm / 6 Filet=0.785mm 7. En AutoCAD se dibujanloscírculos primitivo,externoe internoconsus respectivosdiámetrostomando como centro un mismo punto. 8. Se dibuja la línea de presión con ángulo de 20º tomando como primer punto el cuadrante superior del círculo primitivo, como se indica en la figura.
  41. 41. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 38 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 9. Desde el puntoque se dibujólalíneaanteriorse tomacomo centropara dibujaruncírculo que tiene por radioel resultadoobtenidoenel espesor. 10. Tomando como centro los centros de los círculos dibujados en el punto 7 dibujamos un círculo que sea tangente a la línea trazada en el punto 8, como se muestra en la siguiente figura.
  42. 42. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 39 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 11. Desde el centrodel circulodibujadoenel punto9se dibujaotrocirculoque tiene comoradioel resultado de dividir el Diámetro primitivo entre 8, es decir: 108/8= 13.5mm 12. El circulo dibujado anteriormentese lo debe copiar y mover como se indica a continuación y este formara un diente del engrane.
  43. 43. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 40 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico.
  44. 44. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 41 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 13. Las líneasque se muestranmarcadas (punteadas) se deben suprimir. 14. Ya borradas se obtendráalgocomo lo siguiente
  45. 45. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 42 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 15. Ahorase procederáa borrar con laherramientaTrimloque sobra del dibujo,así: 16. Lo únicoque restaesfiletearel piedel dienteconlaherramienta Fillet, el valorque debemosdarde radio es el obtenido en los cálculos previos, es decir: Filet = 4.71mm / 6 Filet=0.785mm
  46. 46. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 43 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 17. Con nuestrodiente yaterminadoprocedemosacopiarlo36 vecesalrededordel circuloprimitivo,para estoutilizaremoslaherramientaArrayde la siguientemanera:  Clicenel iconode array .  En el cuadro que aparece seleccionamoslaopción PolarArray, damosclicen SelectObjects.  Marcamos el diente terminadoyluego Enter.  Clicenel iconode CenterPoint y seleccionamosel centrodel circuloprimitivo.  En el espaciode Total number of ítemescribimoslacantidadde dienteseneste caso36 y en Angle to fil digitamos 360.  Finalmenteclicen OK. El dibujofinal se vara asi:
  47. 47. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 44 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. CALCULO ENGRANESCONICOS Para estose puede partir desde larelaciónque se quiere teneroel númerode diente del piñónydel engrane. Las fórmulas que se aplicansonlas siguientes:
  48. 48. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 45 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. La aplicaciónde estas fórmulas se ve reflejadaenel desarrollodelsiguiente ejercicio: Calcularlasdimensionesde dosengranescónicosunode 16 y el otro de 48 dientesconunángulode intersecciónde susejesde 90.Modulo=1. Np= 16 NG = 48 γ = tan -1 (16/48) γ = 18.4º Γ = tan -1 (48/16) Γ = 71.6º Pd = Np / d = NG / D D = m* NG = 1*48 D = 48mm d = m * Np = 1*16 d = 16mm Pd = 1mm ht = 2.19mm hk = 2mm e = 0.19mm aG = 0.54 + (0.46 / 9) aG = 0.591mm
  49. 49. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 46 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. ap= 2 – 0.591 ap= 1.409mm Do = 48 + 2(0.591) Cos71.6º Do = 48.373mm do = 16 +2(1.409) Cos 18.4º do = 18.673mm Ao = 48/ (2*Sen71.6º) Ao = 25.29mm F = Ao/3 F = 8.43mm El dibujode este tipode engranesen AutoCADnose explicaradebidoaque Inventorofrece laposibilidadde dibujarlosde unamaneramuchomás sencilla,enlacual solodebemostenercomodatos: 1. El modulo 2. El ángulode corte entre ejesde losengranes(90º) 3. Angulode presión(20º) 4. Espesoro ancho de cara (F) 5. Diámetrosprimitivos 6. Numerode dientes ProcedimientoenInventor: 1. Abrirel programa 2. Clicenel iconoNuevo 3. En el cuadro que aparece escogemoslapestaña metricy dentrode ellaseleccionamosel iconoque tiene por nombre Standard (mm) y por extensión .iam, clicenOK.
  50. 50. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 47 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 4. Vamos a laopción Designde laBarra de Menú,damos clicsobre la palabra Spur Gear , cuandose despliegue lastresopcionesque aparecenenlafiguradamosclicenla última(Bevel Gear). 5. Al hacer clicen el iconoantesmencionadose muestraunmensaje al cual le damos Aceptar,y en cuadro que aparece damosun nombre y seleccionamosunadireccióndonde guardarel dibujo,luegoclicen Save. 6. En el cuadro que aparece ingresamoslosdatosconloscualesqueremosdibujarlosengranes.
  51. 51. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 48 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Facewidth=F = ancho de la cara del diente. Pressure Angle =Angulode presión=20° Module = modulo= 1 ShaftAngle = Angulode intersecciónentre lisejesde losdosengranes=90° Numberof Teeth= numero de dientesenel piñón(Gear1) y enel engrane (Gear2) 7. Clicen Calculate, luegoOK a todo y automáticamente losdosengranesserándibujados. 8. Cuandoya seanvisiblesdamosunclicyel dibujoestarálisto.
  52. 52. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 49 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  53. 53. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 50 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 8 Nombre de la práctica SIN FIN.PIÑON Tema Mecanismosy maquinas Movimientoplano Objetivo Observarcual es el funcionamientodelmecanismodel parsin fin–piñóny lafunciónque realizandentrode losmecanismos enlosque se utilizan. Fuentesde información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México:PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSONEducación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Los estudiantes atenderán una práctica demostrativa, hecha por el docente, sobre instalaciónde mecanismos PIÑON SINFÍNensistemasmecatrónicos, para identificar sus aplicaciones industriales. CompetenciaGenérica 5.10 Identifica los sistemasy reglas o principiosmedularesque subyacena una serie de fenómenos. CompetenciaDisciplinar M5 Analiza las relaciones entre dos o más variables de un proceso social o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividady empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplicalafísica de la neumáticae hidráulicaenmecanismosmecatrónicos Marco teórico SIN FIN PIÑON Transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes que se cruzan perpendicularmente. Se emplea en mecanismos que necesiten una gran reducción de velocidad y un aumento importante de la ganancia mecánica: clavijas de guitarra, reductores de velocidad para motores eléctricos, limpiaparabrisas de los coches, cuentakilómetros... Este mecanismo tiene importantes ventajas:  Ofrece una gran reducción de velocidad y, por tanto, un aumento importante de la ganancia mecánica. Téngase en cuenta que el sinfín solamente tiene un diente mientras que el piñón puede tener los que queramos.
  54. 54. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 51 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico.  Esa gran ganancia mecánica y la posición relativa de los dientes hace que el mecanismo seairreversible,porloque no esposible hacerlofuncionarsi conectamosel piñón al árbol motriz y el sinfín al conducido.  El espacio que ocupa es mínimo enrelacióna otras opciones(multiplicadorde velocidad, tren de engranajes...). Para la construcciónde este mecanismonecesitamosdosejes(árboles) que se crucen a 90º sin cortarse: uno motriz (árbol conductor, a través del que llega el movimiento giratorio) y otro útil (unido al receptor); un piñón y un sinfín que engrane con el piñón. Los ejes tienen que tener su propiosoporte paramantenerensusitiocadaoperador(lamayoríade las vecesse introduce todo el mecanismo en una caja que hace de soporte y sistema de protección).  El piñón tiene los dientes cóncavos e inclinados y siempre se conecta al eje conducido, con el que gira solidario.  El sinfín siempre se conecta al eje motriz (eje conductor), del que obtiene el giro. Este eje suele estarmovidoporuna manivela (parael accionamientomanual) oun motor eléctrico. En este mecanismo,por cada vuelta completa del sinfín se obtiene solamente el avance de un diente del piñón.Por tanto, si queremos que el píñón de una vuelta completa, el sinfín tiene que dar tantas vueltascomodientestengaaquel,loque proporcionaunagran reducciónde velocidad y, consecuentemente, una gran ganancia mecánica. Como en toda transmisión por ruedas dentadas se cumple: N1 x D1 = N2 x D2 , donde: N1 es la velocidad del eje motriz N2 es la velocidad del eje conducido D1 es el número de dientes de la rueda conductora
  55. 55. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 52 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. D2 es el número de dientes de la rueda conducida y en este caso N1=1 (puesel sinfínsolamente tiene undiente, peroenrolladohelicoidalmente), por lo que la velocidad en el eje conducido será: N2 = N1/D2 Es decir,eneste mecanismolavelocidaddel eje conducido(N2) esladel conductor(N1) divididoporel númerode dientesdel piñón (D2).Por lo tanto,cuantomayor seael númerode dientesdel piñónmenorserála velocidadque obtenemosenel eje conducido. Este mecanismo es especialmente apreciado debido a las altas reducciones de velocidad que permite conseguir(superioresa60:1). A estohemosde añadir su capacidadpara trabajar con ejes a 90º, su pequeño tamaño en relación a la potencia que puede transmitir y su funcionamiento silencioso. METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad - Tiras de madera - Tornillos - 1 cuerda - Tornillosinfin-piñónsegúnel diseño- Manivela - 1 bolsita de arena Procedimiento 1. Elabora en madera el siguiente mecanismo. 2. Realizalas siguientesactividadesyresponde las preguntas que se plantean: a) Una vezarmado el diseñocolocalabolsitaenunextremode lacuerda y enróllaloenel tornoutilizandola manivela.
  56. 56. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 53 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. b) Cuando labolsitallegue asupuntomáximo,sueltalamanivela. c) ¿Qué sucede conla bolsita?_____________________________________________ 3. Agrega a tu diseñoel sinfin-piñóny repite lospasos del punto anterior. d) ¿Qué sucede con labolsitacuandose liberalamanivela?______________________ e) ¿Por qué sucede esto?__________________________________________________ f) ¿Cuál es larelaciónde transmisiónentre el tornillosinfinyel engranaje?_________ g) ¿En cuál de losdosmecanismosse aplicaunafuerzamayory por qué? _____________________________________________________________________ Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  57. 57. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 54 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 9 Nombre de la práctica TORNILLOTUERCA Tema Mecanismosy maquinas Movimientoplano Objetivo Observarcual esel funcionamientodelmecanismotornillo- tuercay lafunciónque realiza dentrodelosmecanismosen los que se utilizan. Fuentesde información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México: PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Los estudiantes, en equipo y en juego de roles, realizarán una práctica supervisada de la instalación de un mecanismo propuesto por el docente y controlado mediante dispositivos electroneumáticos, para sistemas mecatrónicos; siguiendo las instrucciones recibidas por el docente. A final se intercambiaránlosrolesylosestudiantescompartiránsusexperienciasenuna plenaria. CompetenciaGenérica 5.11 Identifica los sistemasy reglas o principiosmedularesque subyacena una serie de fenómenos. CompetenciaDisciplinar M5 Analiza las relaciones entre dos o más variables de un proceso social o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividady empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplicalafísica de la neumáticae hidráulicaenmecanismosmecatrónicos Marco teórico TORNILLO TUERCA Se empleaenlaconversiónde unmovimientogiratorioenunolinealcontinuocuando seanecesaria una fuerza de apriete o una desmultiplicación muy grandes. Esta utilidad es especialmente apreciada en dos aplicaciones prácticas: Unióndesmontable de objetos.Paralo que se recurre a roscas con surcos en"V" debidoaque su rozamiento impide que se aflojen fácilmente. Se encuentra en casi todo tipo de objetos, bien empleando como tuerca el propio material a unir (en este caso emplea como tuerca un orificio roscado en el propio objeto) o aprisionando los objetos entre la cabeza del tornillo y la tuerca. Empleando como tuerca el propio material se usa en sistemas de fijación de poleas, ordenadores, cerraduras, motores, electrodomésticos...
  58. 58. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 55 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Aprisionandoel objeto entre el tornillo y latuercase usaen:estructurasmetálicas, unión de chapas finas, como eje de giro enobjetosarticulados(camade hospital, compás, gafas...), etc. Mecanismo de desplazamiento. Para lo que suelen emplearse roscas cuadradas (de uno o varios hilos) debidoasubajorozamiento. Se encuentra en multitud de objetos de uso cotidiano: grifos, tapones de botellas y frascos, lápices de labios, barras de pegamento, elevadores de talleres, gatos de coche, tornillos de banco, presillas, máquinas herramientas, sacacorchos... Por ejemplo, en el caso de los grifos nos permite abrir (o cerrar) el paso del agua levantando(obajando) lazapataa medida que vamos girando adecuadamente la llave. Cuando el avance lineal exige mucha precisión(por ejemplo en losinstrumentos de medida) este mecanismo sustituye con gran ventaja al sistema cremallera-piñón. Descripción
  59. 59. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 56 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Para el buen funcionamientode este mecanismo necesitamos, como mínimo, un tornillo que se acople perfectamente a unatuerca (o a un orificio roscado). Este sistema técnico se puede plantear de dos formas básicas: Un tornillo de posiciónfija(nopuededesplazarse longitudinalmente) que al girar provoca el desplazamiento de la tuerca. En la barra engomadora el tornillonose desplaza,perosugiro hace que el cilindro de cola suba o baje debido a que esta es la que hace de tuerca. Una tuercao unorificioroscadofijo(nopuedegirarni desplazarselongitudinalmente)que produce el desplazamiento del tornillo cuando este gira (El grifoantes estudiado puede ser un ejemplo de este funcionamiento). Características El sistema tornillo-tuerca presenta una ventaja muy grande respecto a otros sistemas de conversión de movimiento giratorio en longitudinal: por cada vuelta del tornillolatuerca solamente avanzala distancia que tiene de separación entre filetes(pasode rosca) porloque lafuerza de apriete (longitudinal) es muy grande.
  60. 60. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 57 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Por otro lado, presenta el inconveniente de que el sistema no es reversible (no podemos aplicarle un movimiento longitudinal y obtener uno giratorio). El sistematornillo-tuercacomomecanismode desplazamientose empleaenmultituddemáquinas pudiendo ofrecer servicio tanto en sistemas que requieran de gran precisión de movimiento (balanzas,tornillosmicrométricos,transductoresde posición,posicionadores...)comoensistemas de baja precisión. Aunque lamayor parte de los sistemastornillo-tuercase fabricanen acero,tambiénlospodemos encontrarfabricadosenotrosmetales(bronce,latón,cobre,niquel,acerosinoxidablesyaluminio) y en plásticos (nylón, teflón, polietileno, pvc), todo ello dependera de sus condiciones de funcionamiento. METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad - - Madera MDF (cantidadsegún diseño) - 1 Motorreductor - 1 Pilade 9V o uneliminadorde 6V - 1 conectorde pilacuadrada de 9V - Cablesparaprotoboard - Varilla roscada (medida según diseño) - Cilindropequeñode plásticoo maderapara acoplar la varilla roscada y la flechadel motor (medidassegún diseño) - Tornillos o clavos Procedimiento
  61. 61. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 58 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. 1. Elabora en madera el siguiente portón eléctrico utilizando el mecanismo tornillo-tuerca: 2. Como acoplar la varilla roscada con la flecha del motor: Taladra en un cilindro de plástico o madera un agujero pasante con una broca del mismo diámetro que el eje del motor pasos a paso, y luego taladra hasta la mitad con una broca un poco más pequeña que el diámetro de la varilla roscada, de formaque se al introducirlavarillaroscadase genere rosca en la pieza de plástico o madera. De esta forma la varilla se rosca por un extremo y entra a presión por el otro en el eje del motor. 3. Control del portón: puedes realizar un circuito con relevadores o simplemente cambiar la polaridad del motor de manera manual. Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  62. 62. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 59 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 10 Nombre de la práctica CORREA Y POLEA Tema Mecanismosymaquinas Movimientoplano Objetivo Conocer,observaryrealizarunmecanismode banda transportadora,para posteriormente aplicarlaenalguna funciónespecífica,paraestose debenconocerlos principalescomponentesde lasbandas. Fuentesde información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México: PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Los estudiantes realizarán una práctica supervisada de automatización, en la que darán soluciónadosproblemasde instalaciónde mecanismosensistemas mecatrónicos, utilizando el simulador; en la que seleccionarán los comandos necesarios para que lleven a cabo los procesos solicitados por el docente. CompetenciaGenérica 5.12 Identificalossistemasyreglasoprincipiosmedularesque subyacenaunaserie de fenómenos. CompetenciaDisciplinar M5 Analiza las relaciones entre dos o más variables de un proceso social o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividady empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplicalafísica de la neumáticae hidráulicaenmecanismosmecatrónicos Marco teórico POLEAS Y BANDAS Un sistema formado por dos poleas y una correa de trasmisiónpermite trasmitir un movimientode rotación entre dos ejes paralelos en el mismo sentido de giro CORREAS PARA LA TRANSMISION POR POLEAS Las características más importantes de las correas de trasmisiónse obtienen a partir un balance de fuerzas en su paso por las poleas. El sistema de poleas con correa más simple consiste en dos poleas situadas a cierta distancia, que girana lavezporefectodel rozamientode unacorreaconambaspoleas.Lascorreassuelensercintas
  63. 63. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 60 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. de cuero flexiblesyresistentes.Eseste un sistemade transmisióncircularpuestoque ambas poleas poseen movimiento circular. En base a esta definición distinguimos claramente los siguientes elementos: 1. La polea motriz: también llamada polea conductora: Es la polea ajustada al eje que tiene movimiento propio, causado por un motor, manivela, En definitiva, este eje conductor posee el movimiento que deseamos transmitir. 2. Polea conducida: Es la polea ajustada al eje que tenemos que mover. Así, por ejemplo: en una lavadora este eje será aquel ajustado al tambor que contiene la ropa. 3. La correa de transmisión:Es unacinta otira cerradade cuero,caucho uotro material flexible que permite latransmisióndel movimientoentre ambas poleas.La correa debe mantenerse losuficientemente tensapues,de otromodo,nocumpliríasu cometido satisfactoriamente. Según el tamaño de las poleas tenemos dos tipos: 1. Sistema reductor de velocidad: En este caso, la velocidad de la polea conducida ( o de salida) es menor que la velocidad de la polea motriz (o de salida). Esto se debe a que la polea conducida es mayor que la polea motriz. En el siguiente vídeose puede apreciarunmecanismoreductorde poleasconcorrea.Observacomo la polea motriz es menor que la polea conducida la cual gira a mayor velocidad. Conla correacruzada se puede lograrque el sentidode girode lapoleaconducidaseacontrarioal de la polea motriz.
  64. 64. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 61 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico.
  65. 65. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 62 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico.  TRANSMISION POR BANDA ABIERTA Se emplea en arbolesparalelos si el giro de estos esen un mismo sentido. Es el tipo de transmisión más difundida.  TRANSMISION POR BANDA CRUZADA Se emplea en arboles paralelos si el giro de estos es en sentido opuesto.
  66. 66. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 63 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico.  TRANSMISION POR BANDA SEMICRUZADA Se emplea si los arboles se cruzan generalmente a 90°.  TRANSMISION POR BANDA CON POLEA TENSOR EXTERIOR Se emplea cuando es imposible desplazar las poleas para el tensado de las bandas y se deseas aumentar el ángulo de contacto en la polea menor.  TRANSMISION POR BANDA CON POLEA TENSOR INTERIOR Se emplea cuando es imposible desplazar las poleas para el tensado de las bandas. En casos en los que se puedadisminuirel ángulode contacto en la poleamenor,produce una mejora enla vida útil de la banda.  TRANSMISION POR BANDA CON MULTIPLES POLEAS Se emplea para transmitir el movimiento desde un árbol a varios árboles que están dispuestos paralelamente.
  67. 67. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 64 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Mecanismomultiplicadory reductor de velocidad Se denomina mecanismo multiplicador de velocidad a aquélquetransforma la velocidad recibida de un elemento motor (velocidad de entrada) en otra velocidad mayor (velocidad de salida). Se denomina mecanismo reductor de velocidad a aquélque transforma la velocidad de entrada en una velocidad de salida menor. En todo mecanismo de transmisión existen como mínimo dos eje, llamados eje motriz y eje conducido o arrastrado. El eje motriz es el que genera el movimiento y puede estar acoplado a un motor o ser accionado manualmentepormedio de una manivela.El eje conducido es el que recibe el movimiento generado por el eje motriz. La velocidad de giro delos ejes se puedemedir de dosformas: · Velocidadcircular(n) en revolucioneso vueltasporminuto (r.p.m.). · Velocidadangular(w) en radianesporsegundo (rad/seg). La expresión matemática quehacepasarder.p.m.a rad/seg es: w = (2 * p * n) / 60 TransmisiónSimple
  68. 68. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 65 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Cuando un mecanismo se transmitedirectamente entre dosejes (motriz y conducido),setrata de un sistema de transmisión simple. Si se consideran dos peleas de diámetros "d1" y "d2" que giran a una velocidad "n1" y "n2" respectivamente, taly como seindica en la figura, al estar ambas poleas unidas entre sí por medio de una correa, las dos recorrerán el mismo arco, en el mismo periodo de tiempo. d1 * n1 = d2 * n2 De dondese deducequelos diámetrosson inversamenteproporcionalesa las velocidadesdegiro y, portanto,para queel mecanismo actúecomo reductorde velocidad,la polea motrizha de ser de menordiámetro quela polea conducida.En caso contrario actuará como mecanismo multiplicador. El sentido de giro de ambosejeses el mismo. Relaciónde transmisión(i) i = velocidaddesalida/ velocidadde entrada i = n2 / n1 = d1 / d2 Cuando ies mayorque1 es un sistema multiplicador. Cuando ies menorque 1 es un sistema reductor.
  69. 69. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 66 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. TransmisiónCompuesta Cuando un movimiento setransmiteentremásde dosárboleso ejes detransmisión se dice quese trata de un sistema de transmisión compuesta. Consideremoselsiguiente ejemplo dela figura. n1 *d1 = n2 * D2 n2 * d2 = n3 * d3 i = n3 / n1 = (d1 / D2) * (d2 / d3) i = i1,2 * i2,3 = (d1/D2) * (d2/d3) = (n2/n1) * (n3/n2) METODOLOGÍA Materiales Sustancias Equipo o herramientas de seguridad Tabla de triplay¼ “ de 50cm x 40 cm. 4 baleros(de ½“ Diam. Exterior) 50 cm. Tubo PVC Motor de C.D Varillaredondadel Diámetrointerior de los baleros (eje o flecha) Un trozo de tela( que no seamuy lisa) Clavoso pijaspara hacerbase Pegamentoblanco Computadora Taladro Pinzasmecánicas Procedimiento Paso #1: Fabricar una base rectangular de madera de 40cm x 15 cm, cuidar que esta sea resistente. En la tapa superior realizaras dos ranuras en los extremos del largo de la banda y del ancho del rodillo.
  70. 70. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 67 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. En estaimagenlosdoscírculosdelosextremossimulanlosrodillosyel rectánguloqueestáentre losdoseslatapa de maderade nuestracaja. La banda va sobresalirde la caja hacia afuera,cuidandoque se deslice suavemente y roze la tapa de madera. Paso # 2: ¿Cómohacer los rodillos?Paraesto debemosde cortar el tubode PVC endos partes igualesde 10 cm, despuesdebesde introducirlosbalerosenlosextremos(denben quedarfijosal PVC,lospuedenpegaro soloa presión. El elementoque vasausar comoeje o flechadebe sobresalirde losextremos de lacaja, ya que un rodillotendra el eje motriz (el que va conectado al motor) y el otro rodillo sera el tensor. Esta es una idea para Este es el rodillo que realizaran, pueden Tensar la banda, uso de observar que tiene un eje, este debes de Chumaceras o puede ser usar un par cinematico o acople mecanico Opcional. Para unirlo al motor (Motriz) Aquí se puede observar el acople del motor. Paso # 3: Material para la banda,estapuede serde unmaterial textil,huleocualquierotromaterial flexibleyque permitalafácil unión,se recomiendacoserlabanda(de preferenciaconmaquina) paraunamayorresistenciaala tensión. Así debe quedar la banda, cuidando las longitudes previamente realizadas.
  71. 71. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 68 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. Principalesproblemasquepueden ocurrir: al momentode encenderel motorpuedeserque el rodillomotrizgire ylabandano se mueva,se diceque se estábarriendo,parasolucionarestodebesde tensarbienlabandaorealizar algunasmodificacionesalasuperficiede losrodillos(hacerlosmás rugosos),puedenponerunpegamentooalgún material que les permita el agarre de la banda con el rodillo. Contesta lo que se te pide a continuación: 1.- Escribe tres aplicaciones de una banda. 2.- Escribe tres ventajas de las bandas. Instrumento de evaluación Lista de cotejo ¿Qué hacer con los residuos de la práctica?
  72. 72. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 69 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. DATOS DE IDENTIFICACIÓN Submódulo 3: Prueba circuitos electrónicos digitales para sistemas de control Número de la practica 11 Nombre de la práctica MECANISMOSCON NEUMÁTICA E HIDRÁULICA Tema Mecanismosymaquinas Movimientoplano Objetivo Conocer,observaryrealizarunmecanismo conactuadores neumáticosparaidentificarlaaplicaciónenlaindustria. Fuentesde información G., E. A. (2014). Diseño de Mecanismos,Analisisy Sintesis. (Cuartaed.).México: PEARSON EDUCACIÓN. H.Myszka,D. (2012). Máquinasy Mecanismo (CUARTA ed.).México:PEARSON Educación. Duración de la práctica 2 Sesiones INTENSIONES FORMATIVAS Estrategia(s) didáctica(s) / actividad(es) de aprendizaje Los estudiantes en equipos, realizarán una práctica de automatización,en la que darán soluciónadosproblemasde instalaciónde mecanismosensistemas mecatrónicos, utilizando el simulador; en la que seleccionarán los comandos necesarios para que lleven a cabo los procesos solicitados por el docente. CompetenciaGenérica 5.13 Identificalossistemasyreglasoprincipiosmedularesque subyacenaunaserie de fenómenos. CompetenciaDisciplinar M5 Analiza las relaciones entre dos o más variables de un proceso social o natural para determinar o estimar su comportamiento. Productividady empleabilidad / C. Profesionales OL2 Diseñar y utilizar indicadores para medir y comprobar los resultados obtenidos. Aplicalafísica de la neumáticae hidráulicaenmecanismosmecatrónicos Marco teórico APLICACIONES DE LA NEUMATICA En la industria moderna la neumática ocupa un merecido y destacado lugar debido a la sencillez de su aplicación ya su reducido coste de instalación.Se utiliza de forma indiscriminada en multitudde industriasyen mecanismosde losmás variadostipos.Al igual que la energíaeléctrica,se encuentra fácilmente disponible en casi toda empresa o pequeño taller de producción. Con la neumática se puede lograr hoy día cualquier nivel de automatización. El grado de automatizaci6n dependeráde losrequerimientosde lamáquinaytambiéndelcoste.El máselemental sistema puede estar formado por un cilindro de doble efecto, por ejemplo, comandado por una válvulade accionamientomanual queserámanipuladaporel operadorcadavezque deseedarsalida al vástago,o hacerloretroceder.Un pasomásavanzadoenla automatizaci6nde dichocilindropuede lograrse haciendo que con una sola orden de avance del vástago,este llegue al final de su carrera y de formaautomáticaretrocedahasta el origen.Puedeconseguirse también,de maneramuysencilla, que el vástago realice movimientosalternativosde entradaysalidade forma repetitivaconunasola orden de comienzo del ciclo. Y para terminar, el grado más alto de sofisticaci6n puede obtenerse comandandoun cilindroespecial mediante unaválvulaproporcionaly,con ayudade la electrónicay de lainformática,selogrenrampasdeaceleración yfrenado,velocidadesvariablesyfuerzasreguladas a voluntad. En las figuras 1.14 y 1.15 se presentan dos mecanismos típicos o maquinas accionadas con cilindro neumático de empuje directo. En estos casos la fuerza está limitada por la sección del cilindro y, naturalmente,porlapresión del airedel mismo.El primerejemplomueve u11carroguiadosobre una
  73. 73. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 70 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. bancada, y en el segundo, se muestra una pequeña prensa de columna que realiza un determinado trabajo. Las figuras 1.16 y 1.17 muestran mecanismos que utilizan palancas y brazos articulados para transformarla direcci6ndel movimientoporunaparte,y por otra, multiplicanel esfuerzoacosta de aumentar el camino recorrido por el vástago. En el segundo caso el aumento de la fuerza es considerable, sobre todo, cuando ambos brazos están alineados. Otro ejemplomultiplicadordel esfuerzoycambiode dirección,aunqueconmenorrendimiento,Jo constituye el mecanismode curiasde lafigura1.18, donde debe reducirse el rozamientomecánico al máximoparaaumentardichorendimiento.
  74. 74. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 71 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. En lasfiguras1.19, 1.20 y 1.21 se representansolucionesneumáticasque transformanel movimiento lineal del cilindro en movimiento giratorio. Los casos prime ro y segundo muestran soluciones que también se encuentran comercializadas en un solo conjunto, es decir, en el primero, el cilindro, la cremallerayel piñóngiratorioformanunasola unidad,al igual que el mecanismode cilindro, ruedas dentadas y cadena de la figura 1.20. En sistemas de elevación y transporte interior la neumática encuentra muchas aplicaciones. Las figuras1.22 y 1.23 muestrancasosrepresentativos.Laprimerarepresentaunelevadorneumáticode empuje directo, donde la altura de elevación está limitada por la carrera del cilindro, ya que este empuja directamente sobre la plataforma. La altura de elevación puede aumentarse notablemente con el correspondiente juegode poleasycablesque se usa enestoscasos. La segundade las figuras indica el empuje de un cilindro sobre un objeto que es precisohacer avanzar sobre rodilloshasta la pendiente inclinada que se muestra.
  75. 75. COLEGIODEESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DEL ESTADODE PUEBLA DIRECCIÓN GENERAL Submódulo3: Selecciona e instala mecanismos en sistemas mecatrónicos Ing. Samuel Sánchez Alba 72 Manual de prácticas técnico en mecatrónica M. II: Implementa los elementos mecánicos en un sistema mecatrónico. La técnica del aire comprimido es muy utilizada también en procesos de mecanización donde se emplea,tantoparalasujecióndepiezasdedistintotipo,comoen laspropiasunidadesdemecanizado. Las figuras 1.24 y 1.25 muestran casos típicos de sujeción: el primero con palanca acodada y el segundo,mediantedoscilindrosdeempujedirecto.Loscilindrosde avanceoleoneumáticos(Fig.1.26) constituyenunvaliosocomponenteneumático debidoalasextraordinariasprestacionesqueofrecen de regulación precisa de velocidad, carrera y otros. Se emplea en unidades de mecanizado para producir el avance de la herramienta como el mostrado, donde un motor eléctrico hace girar a la broca, y la unidad se encarga del avance regulado y el retroceso rápidode dicha herramienta hasta SU posición de reposo.

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