Este documento trata sobre mecanismos y contiene información sobre los diferentes tipos de movimientos, clasificación de pares cinemáticos, ventajas de las máquinas simples, grados de libertad y métodos para determinar centros instantáneos y velocidades. Explica conceptos como traslación, rotación, pares como revoluta, prismática y heliocoidal, y cómo calcular la ventaja mecánica de máquinas como la palanca. También describe cómo localizar centros instantáneos en mecanismos de cuatro eslab

1. CNAD
MECATRÓNICA
CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACIÓN DOCENTE
EN MECATRÓNICA
TEMA
CAPITULO 7
MECANISMOS
PRESENTA
LIC. JORGE CAÑAS ASTUDILLO

2. MECANISMOS
MOVIMIENTOS PRESENTES EN LOS MECANISMOS
TIPOS DE MECANISMOS
CLASIFICACION DE PARES CINEMATICOS
VENTAJAS MECANICAS SIMPLES
GRADOS DE LIBERTAD
DETERMINACION GRAFICA DE CENTROS INSTANTANEOS Y VELOCIDADES

3. MECANISMOS
Unesunacombinacióndecuerposrígidosdispuestosdetalmanera,queelmovimientodeunoobliguealosotrosamoverse,deacuerdoconunaleyquedependedelanaturalezadelacombinación.Eslacombinacióndeeslaboneslaquepuedentrasmitir,ómodificarelmovimiento.
Ejemplodeestoseria,lamanivela,labielayelpistóndeunmotordecombustióninterna.
http://tecnologia-escolapioslogrono.blogspot.com/2011/04/motor-de- combustion.html

4. MOVIMIENTO
Bidimensional
(Plano)
Tridimensional
Helicoidal
Esférico
Traslación
Traslación.-Rotación
Rectilínea
Curvilínea
Rotación
10MOVIMIENTOS PRESENTES EN LOS MECANISMOS

5. Traslación rectilínea
Sedicequeuncuerporígidotienemovimientodetraslación,cuandoestesemuevedetalmaneraquecualquierlínearectadentrodelcuerpoconservalamismadirecciónduranteelmovimiento.
MOVIMIENTO PLANO (Bidimencional)
http://visa8b.blogspot.com/2009/09/power- point.html
TRASLACIÓN.Cuandouncuerporígidosemueveentalformaquelaposicióndecadalínearectadelcuerpoesparalelaatodassusotrasposiciones,elcuerpotienemovimientodetraslación,teniendo:
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6. Traslación curvilínea
Setienecuandolastrayectoriasdelaspartículasdeuncuerposoncurvasidénticasparalelasalplanofijo.
ROTACIÓN
Setienemovimientoderotación,sicadapuntodelcuerpopermaneceaunadistanciaconstantedelejefijo,perpendicularalplanodemovimiento.
http://certic.org/audio/40166685/
http://losmecanismosdefrancisco.blogspot. com/
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7. ROTACIÓN Y TRASLACIÓN
Eslacombinacióndelosmovimientosanteriores.
http://diccionario.babylon.com/precesi%C3%B3n/
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8. MOVIMIENTO TRIDIMENSIONAL
Cuandouncuerposemuevedetalmaneraquecadapuntodelcuerpotienemovimientoderotaciónalrededordeunejefijo,yalmismotiempodemovimientodetraslaciónparaleloaleje.
Movimiento helicoidal
http://www.directindustry.es/prod/haydon-kerk-motion solutions/actuadores-de-tornillo-madre-31460- 452397.html
8

9. Cuandouncuerposemuevedetalformaquecadapuntotienealrededorunpuntofijomientraspermaneceaunadistanciadeél,sumovimientoesesférico.
Movimiento esférico
http://emule- buenrollo.com/phpbb/viewtopic.php?f=81&t=4546
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10. POLEA
BIELA MANIVELA
LEVA
ENGRANAJES
PALANCAS
TIPOS DE MECANISMOS

11. PIÑON –
CREMALLERA
TORNILLO SINFIN
RUEDA HELICOIDAL
CADENA Y PIÑONES
MANIVELA
TORNILLO

12. CLASIFICACION DE LOS PARES CINEMATICO
Sellamaparcinemáticoalasformasgeométricaspormediodelascualesdosmiembrossemantienenconectados.Alosparesselesconocetambiéncomojuntasypuedenserclasificadosdelasiguienteforma: PAR INFERIOR
Sonaquelloscuyasuperficiedecontactopermiteunmovimientorelativoentreeslabonesconectadosentresi.Generandovariablesdemovimiento,linealesoangulares.
Losparesinferioresseclasificansegúnelmovimientoquepermitenrealizar.
13

13. Sólopermiteunmovimientoderotaciónrelativaentrelosdoseslabones.Yaqueestemovimientoquedadefinidoúnicamentemedianteunánguloderotación,esteparsólotienenungradodelibertad(GDL). PAR CINEMATICO
14
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/ material107/mecanismos/mec_excent- biela-palanca.htm
Pargiratorio(REVOLUTA).

14. Sólopermiteunmovimientorelativodedeslizamientoentreloseslabones.TieneunGDL,yaquelaposiciónrelativaquedadefinidaporladistanciarecorrida.
15PAR CINEMATICO
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/ material107/mecanismos/mec_excent- biela-palanca.htm
http://www.unioviedo.es/DCIF/IMecanica/
Parprismático.

15. Aquísonposiblesunmovimientoderotaciónyotrodetraslación,queestánrelacionadosentresíporelpasodelarosca.Enconsecuencia, aunqueelmovimientorelativoquedadefinidopordosparámetros,sólotienenunGDL.
16PAR CINEMATICO
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/ material107/mecanismos/mec_excent- biela-palanca.htm
http://www.unioviedo.es/DCIF/IMecanica/
Parhelicoidalodetornillo.

16. Aunquetambiénhayunmovimientoderotaciónyotrodetraslación,sonindependientesunodelotro,porloquetienedosGDL.
17PAR CINEMATICO
http://www.unioviedo.es/DCIF/IMecanica/
http://laplace.us.es/wiki/index.php/Movimiento_relativo_(G. I.T.I.)
Parcilíndrico.

17. Sellamatambiénarticulaciónderótula.Permitelarotaciónalrededordecadaunodelostresejescoordenados,porloquetienentresgradosdelibertad.
18PAR CINEMATICO
http://www.twistedandes.com/foro/showthread.php?t= 59328
http://www.unioviedo.es/DCIF/IMecanica/
Paresférico.

18. Espocofrecuenteenmecanismos.TienetresGDL,quecorrespondenadosdesplazamientoslinealesyungiro.
19
PAR CINEMATICO
Parplano.
http://www.unioviedo.es/DCIF/IMecanica/

19. Eslaconexiónentrelosdosmiembrosdondetienelugaruncontactoquesepresentaenunpuntooalolargodeunalínearecta.
20
PAR CINEMATICO
http://cbtengranesypiezas.blogspot.com/2011/04/como-pueden-ver-estos-son-unos-tipos- de.html
PARSUPERIOR.
http://es.wikipedia.org/wiki/Rodamiento

20. VENTAJAS MECANICAS DE MAQUINAS SIMPLES
Sedenominanmáquinasaciertosaparatosodispositivosqueseutilizanparatransformarocompensarunafuerzaresistenteolevantarunpesoencondicionesmásfavorables.
Esdecir,realizarunmismotrabajoconunafuerzaaplicadamenor, obteniéndoseunaventajamecánica.
Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia.
PALANCA PARA SACAR UN CLAVO

21. Enelcasodeunamáquinasimple,laventajamecánicaeselparámetroqueresultadedividirelvalornuméricodelaresistenciadeuncuerpoentrelafuerzaaplicadasobreeste:
Cuandolafuerzaresistenteeselpesodeunacarga,hayquecalcularsuvalorapartirdelamasadelacargaydelaaceleracióndelagravedad,resultando
Puedeserdedostipos,ventajamecánicateórica(VMT)yventajamecánicapráctica(VMP).Laprimeraesobtenidadelassupuestascondicionesideales(miembrosrígidosprovistosdepeso,ausenciadefricción,etc.),ysepuedededucirapartirdelaleydeequilibriodelamáquina.Siempreesmayoralasegunda,yaqueenlaprácticanoexisteelrendimientodeunamáquinaal100%.

22. GRADOS DE LIBERTAD

24. Sedefinecentroinstantáneoderotación(odevelocidades)deunaparejadeeslabonescomolaubicacióninstantáneadeunpardepuntoscoincidentes,cadaunopertenecienteaunodelosdoseslabones,paralosquelasvelocidadesabsolutassoniguales.Odeotraforma:paralosquelavelocidadaparentedeunodelospuntosescero,talycomolapercibeunobservadorsituadoenelotroeslabón.
De forma más gráfica se podría decir que es el punto alrededor del cual puede considerarse que uno de los eslabones gira con respecto del otro en un movimiento dado (con independencia de si el otro eslabón permanece fijo ó no).
DETERMINACION GRAFICA DE CENTROS INSTANTANEOS Y VELOCIDADES

25. Puestoquesehaadoptadoelconveniodenumerarloseslabonesdelosmecanismos,sedesignaránlosc.i.r.utilizandolosnúmerosdelosEslabonesasociadosaél:asíelP14seidentificarácomoelcentroinstantáneoderotaciónentreloseslabones1y4.
Porotraparte,unmecanismotendrátantoscentrosinstantáneosderotacióncomoformasdiferentesexistandeparearlosnúmerosdeloseslabones;asíparaunmecanismodeneslabonesexistirán:()
N=n•(n−1)/2
centrosinstantáneosderotación.

26. LOCALIZACIÓN DE LOS C.I.R.
Para poder localizar los centros instantáneos de rotación de un mecanismo, se procederá como se indica a continuación:
a) Se calcula el número de c.i.r.existentes en el mecanismo:
N=n•(n−1)/2
b) Se realiza una lista de los centros y se dibuja un polígono con tantos vértices como eslabones.
c) Por simple inspección, atendiendo a la definición de centro instantáneo de rotación, se localizan todos los c.i.r.posibles.
d) Se aplica el teorema de Kennedy para determinar la posición de los restantes. (Los tres centros instantáneos compartidos por tres cuerpos rígidos en movimiento relativo uno con respecto del otro (estén ó no conectados), están sobre la misma línea recta.)

27. A continuación se muestran ejemplos comentados de localización de c.i.r.para diferentes mecanismos de frecuente utilización práctica.
Ejemplo 1: Leva con seguidor oscilante de cara plana.
C.i.r.de un mecanismo de leva con seguidor oscilante de cara plana.
El c.i.r.P23 debe estar sobre la recta que une las articulaciones. Por otra parte, si consideramos fijo el eslabón 3 (móviles 1 y2) la velocidad de A2 sobre 3 deberá tener la dirección indicada, por lo tanto (por definición de c.i.r) el c.i.r.P23 estará sobre la perpendicularidad a r VA2 / 3 trazada a partir del punto A.

28. Método gráfico
Existendiversosmétodospararealizarelanálisiscinemáticodemecanismosdebarrasarticuladas.
Unenfoqueampliamenteutilizado,eslaconstruccióngráficadelospolígonosdevelocidades(yaceleraciones)paradeterminarlacinemáticadelsistema.
Laventajadelmétodográficoesquepermiteunainterpretacióndirectaentrelaspropiedadesdelosvectoresyelcomportamientofísicoorealdelsistema;estáventajapermitealingenieroentenderenuntiemporelativamentecortoelfuncionamientodemecanismoscomplejos.
Es un método de resolución de ecuaciones lineales, el cual consiste en graficar cada una de las rectas, para encontrar la solución del sistema de ecuaciones, el cual será el punto de intersección de esas 2 recta.

29. MECANISMOS DE CUATRO ESLABONES

30. Eleslabón1tieneunpuntoAfijo,luegoelcentroinstantáneoderotacióndeleslabón1,conrelaciónaleslabónfijo4seindicaráporlanotaciónP14yseconfundeconelpuntoA.Análogamenteocurreconeleslabón3,yseráP3D.
Porsuparte,elpuntoBeslaarticulacióndeloseslabones2y1; luegoP12≡B.PorlamismarazónP23coincideconelpuntoC.
Debeobservarseque,cuandosedeterminaelcentroinstantáneoderotaciónconrelaciónaleslabónfijo4,lasvelocidadesdesuspuntossonnormalesalosradiosconsiderados.AsíVBesnormalaBAyVCloesaCD.
DESCRIPCION

31. Parahallarelcentroinstantáneoderotacióndeleslabón2conrelaciónaleslabónfijo4,bastarátrazarporByCsendasrectasperpendicularesalasvelocidadesentalespuntosysuintersecciónproporcionaráelpuntoP24.Eleslabón2escomosienlaposiciónmostradaenlaFig.3.4estuvieragirandoalrededordelpuntoP24.
SiporelpuntoCsellevanlasvelocidadesVCyVBsetieneuntriánguloCFEqueessemejantealP24BC(portenersusladoshomólogosortogonales)y,porlotanto,sepuedeescribirque: BPCPCECF2424=BCBCrrVV=(3.11)
dedonderesultaquelasvelocidades(delospuntosByC,enestecaso) sonproporcionalesasusdistanciasrespectivasalcentroinstantáneoderotación(poloP24).Deaquísededucequeeleslabón2estárotandoalrededordeP24convelocidadangularrC2BBCrVV==ω(3.12)

32. ElpuntoP24centroinstantáneoderotacióndeleslabón2conrelaciónaleslabón4,tienelamismavelocidadporamboseslabonesyporlotanto,porserfijoeleslabón4,resultaqueelpuntoP24nosemueve.Lomismoocurrerespectoacoincidenciadevelocidadesconlosrestantescentrosencontradosysiempreestospuntosrepresentanlasuperposicióndeotrosdos,unodecadaeslabón.Talespuntostienengranutilidadparalalocalizacióndevelocidadesdeotrospuntos,perohadetenerseencuentaquetalespolosdevelocidadessolopuedenemplearseenunaconcretaposicióndelmecanismo,yaqueuninstantedespuésestospuntospuedensersustituidosporotrosdistintos,ydehechogeneralmenteloson.
Porúltimo,restaencontrarelcentroderotacióndeleslabón3conrelaciónaleslabón1.ParadeterminarlosesupondrárealizadaunainversióndelmecanismodelaFig.3.4,admitiéndosequeeleslabón1esfijo;estoes,lospuntosAyBsonlasarticulacionesunidasalbastidordelmecanismo.
SiByAfuesenfijos,lospuntosCyDtendríanvelocidadesnormales, respectivamente,aBCyAD,ysusrectasperpendicularesCByADsecortaríanenelpuntoP31queeselcentroinstantáneoderotaciónbuscado.