Para una adecuada elección de los grados de libertad, que existen en el mundo de la mecánica

1. MECÁNICA PARA LA
AUTOMATIZACIÓN

2. Contenido
MECÁNICA PARA LA AUTOMATIZACIÓN
I. Conceptos fundamentales
1.1 Terminología y conceptos básicos.
1.2 Tipos de mecanismos.
1.3 Movilidad.
II. Análisis cinemático
2.1 Movimiento rectilíneo y movimiento circular.
2.2 Análisis gráfico y analítico de la posición.
2.3 Análisis gráfico y analíticos de velocidad.
2.4 Transformación de movimiento e Inversión cinemática.
2.5 Análisis de aceleración.
III. Diseño de levas
3.1 Clasificación de las levas y los seguidores.
3.2 Diagramas de desplazamientos y diseño de perfiles
de levas.
3.3 Movimiento del seguidor.
3.4 Leva de placa con seguidor oscilante de cara plana.
3.5 Leva de placa con seguidor oscilante de rodillo.
IV. Trenes de Engranes
4.1 Introducción a los engranes.
4.2 Características de engranaje de dientes rectos.
4.3 Trenes de engranajes de ejes paralelos.
4.4 Principales tipos de trenes de engranes.
4.5 Trenes de engranes helicoidales.
4.6 Trenes de engranajes Hipoideos o sesgados.
4.7 Diferenciales

3. 1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES
1.1 Terminología y conceptos básicos.
1.2 Tipos de mecanismos.
1.3 Movilidad.

4. Objetivo de la unidad
•El alumno empleará los conceptos básicos para
su aplicación en la selección y cálculo de los
mecanismos.

5. Movilidad en los sistemas mecánicos
• Se define por el numero de grados de libertad que posee, es decir el numero
de parámetros independientes requeridos para especificar la posición de cada
uno de los eslabones del mecanismo.

7. Tipos de movimientos en un plano
• Traslación rectilínea: Todos los puntos del cuerpo se mueven en
trayectorias de líneas rectas paralelas. Cuando el objeto va y viene
sobre su trayectoria se dice que tiene un movimiento reciprocante
(biela-manivela-corredera).
• Traslación curvilínea: Las trayectorias que sigue un objeto son
curvas idénticas y paralelas a un plano fijo.
• Rotación: el movimiento de rotación se define cuando un objeto
tiene un movimiento plano permaneciendo a una distancia
constante de un eje fijo que esta perpendicular al plano del
movimiento.(un engrane)

8. Terminología de mecanismos.
• Junta. Es una conexión entre los eslabones que permite movimiento relativo
entre ellos. Hay dos juntas primarias o completas, estas son las juntas de
revolución.
• Marco de referencia. Es la parte del eslabonamiento que sirve como marco
de referencia para el movimiento de todas las otras partes y que típicamente
no exhibe movimiento (esta en reposo).
• Eslabones. Son las partes individuales del mecanismo. Son considerados
cuerpos rígidos y están conectados entre sí para transmitir movimiento y
fuerzas.

9. Ciclo
• Se dice que un mecanismo ha cumplido un ciclo cuando al pasar de manera
sucesiva por sus infinitas posibles posiciones regresa a su posición inicial.

10. Fase
• Las posiciones relativas simultaneas de un mecanismo, en un instante dado,
durante un ciclo determinan una fase.

11. Tipos de eslabones
Eslabones Propiedades
1 Marco de referencia
2 Elemento motriz
3 Biela
4 Corredera de salida
Nota: el marco de referencia debe de ser
estático, fijo, quieto.

14. • Eslabón simple. Es un cuerpo rígido que solo tiene dos juntas, las cuáles le
permite conectarse a otros eslabones.

15. • Juntas de orden superior. Estas son juntas de movimiento complejo que
generalmente involucran tanto rotación como deslizamiento. Ejemplo de
ellas son las juntas curvilíneas o de levas y las conexiones de engranes.

16. Grado de libertad
• Los grados de libertad son el número de parámetros necesarios para definir
su configuración geométrica, es decir, la posición en cada instante de todos
sus miembros.
G=# de grados de libertad
N= Numero de eslabones
𝑃1=# es el número total de juntas primarias
𝑃2=# es el número total de juntas de orden superior
Ecuación de Gruebler

17. Ecuación de Gruebler
• Los mecanismos con grado de libertad igual a
cero o grado de libertad negativo se conocen
como mecanismos bloqueados.
• El mecanismo con grado de libertad igual a
cero se conoce como braguero. Como ya se
comentó, eslabonamientos con múltiples
grados de libertad requieren de más de un
actuador para ser operados con precisión.
G=3(3-1)-2(3)
G=0
G=3(4-1)-2(4)
G=1
G=3(5-1)-2(5)
G=2

18. • Juntas coincidentes.
• Algunos mecanismos tienen tres eslabones que están todos
conectados a una misma junta de revolución. Físicamente una junta
puede conectar a los tres eslabones, sin embargo por definición, una
junta de revolución conecta dos eslabones. Para el análisis cinemático,
esta configuración debe ser modelada matemáticamente como dos
juntas separadas.

20. Ejercicio

21. Mecanismo por G.L.
• G<0 Estructura hiperestática.
• G=0 Estructura isostática.
• G=1 Mecanismo desmodrómico
• G=2 Mecanismo diferencial.
• G>2 Mecanismo de ‘n’ grados de libertad.

22. Ejercicio

23. Ejemplo resuelto
G=3(8-1)-2(10)
G=1

24. Ejercicio

25. G=1
Ejemplo resuelto
G=3(6-1)-2(7)-1

33. G=1
G=3(5-1)-2(5)-0
1
2
3
4
5 a
b
c
d
e

34. A
B
C
D
E
F
G
H
I
1
2
3
4,5
6 7
8,9
10,11
G=2
G=3(9-1)-2(11)-0