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MECANISMOS
1. ¿QUÉ SON LOS MECANISMOS?
Si miras a tu alrededor, veras muchos objetos que se mueven. Todos estos objetos y cualquier
máquina que realice un movimiento, tendrá MECANISMOS.
Los mecanismos son elementos que transmiten y transforman (cambian) fuerzas y movimientos
desde un elemento motriz a un elemento receptor.
Elemento motriz Mecanismos Elemento receptor
Siempre nos encontraremos con un ELEMENTO MOTRIZ, que produce el movimiento como un
motor, nuestros músculos, el viento,...Un MECANISMO, que transforma y transmite el movimiento de un
punto a otro y, un elemento RECEPTOR que recibe el movimiento.
Por ejemplo, en una bicicleta, tiene un Elemento Motriz (nuestras piernas); un Mecanismo
(formado por dos engranajes unidos con una cadena) y un Receptor (rueda trasera de la bici). Como veras,
el elemento motriz proporciona el movimiento y el mecanismo lo transmite hasta el elemento receptor.
Los mecanismos permiten al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y
menor esfuerzo.
2. CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS.
Podemos clasificar los mecanismos en dos tipos:
§ Mecanismos de transmisión de movimiento: transmiten el movimiento, la fuerza y la
potencia producidos por un elemento motriz a otro punto. Ej.: nuestra bicicleta.
§ Mecanismos de transformación de movimiento: transforman un movimiento circular en
un movimiento rectilíneo o viceversa. Ej.: el gato de un coche. Cuando nosotros hacemos
girar la palanca del gato con nuestro brazo (elemento motriz) hacemos que se mueva un
tornillo (mecanismo) que va subiendo el coche (receptor). De este modo hemos
transformado un movimiento de giro en otro lineal (de abajo a arriba).
Palanca
Mecanismos de transmisión lineal Polea fija
Poliplasto
Mecanismos de
Ruedas de fricción
TRANSMISIÓN de
movimiento Mecanismos de transmisión Sistema de poleas con correa
Engranajes
circular
Tornillo sin fin
Sistema engranajes con cadena
Mecanismos de transformación Piñón-cremallera
de movimiento circular en Tornillo-tuerca
Mecanismos de rectilíneo o viceversa Manivela-torno
TRANSFORMACIÓN Mecanismos de transformación
de movimiento Biela-manivela
de movimiento circular en
Cigüeñal
rectilíneo alternativo o viceversa
Leva y excéntrica
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3. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO.
3.1. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL
Transmiten el movimiento y la fuerza de manera lineal. Son : la palanca, polea fija y polipasto.
Descripción, clases y
Tipos Dibujo aclaratorio Fórmulas
aplicaciones
Primer grado
Es una barra rígida que gira
sobre un punto de apoyo. En
un punto de la barra se aplica
F d= R r
una fuerza F con el fin de
vencer una resistencia R, que Segundo grado
actúa en otro punto de la
PALANCA barra. Existen palancas de
primer grado (balancín,
F d= R r
tenazas, tijeras), de segundo
grado (abrelatas,
Tercer grado
cascanueces, carretilla) y de
tercer grado (caña de pescar,
brazos de excavadoras).
F d= R r
Es una rueda ranurada que
F= R
gira alrededor de un eje que
está sujeto a una superficie
Polea fija F : fuerza que realizamos
fija. Se utiliza para pozos,
R : es la resistencia o peso que
grúas sencillas, aparatos de pretendemos levantar
musculación.
Es un conjunto de dos o mas
poleas. El número de poleas
será siempre par: la mitad R
F=
P
son fijas y la otra mitad,
móviles. Se utilizan en
Poliplasto
ascensores, montacargas,
grúas, etc. Nos permite F : fuerza que realizamos
R : es la resistencia o peso que
multiplicar la fuerza que pretendemos levantar
realizamos por el número de P : número de poleas
poleas.
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3.1. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR
Transmiten el movimiento y la fuerza de una forma circular desde el elemento motriz hasta los
receptores. Son: las ruedas de fricción, sistema de poleas con correa, tren de poleas con correas,
engranajes, tren de engranajes, engranajes con cadena y tornillo sin fin.
Descripción, clases y
Tipos Dibujo aclaratorio Fórmulas
aplicaciones
Son sistemas de dos o más
ruedas que se encuentran en
contacto. Una de las ruedas (1) La relación entre las
se denomina rueda motriz, ya velocidades de giro de las
que al moverse provoca el ruedas depende del
movimiento de la otra rueda (2), tamaño de dichas ruedas:
Ruedas de llamada rueda conducida. El
fricción
sentido de giro de la rueda
conductora es el contrario al de v 1 d 1= v 2 d 2
la rueda motriz. Se usan en las
norias de la feria, impresoras, V : velocidad de giro
D : diámetro rueda
radiocasetes, vídeos, etc.
Se trata de dos poleas separadas
entre si, cuyos ejes suelen estar
paralelos, que giran a la vez Poleas con correa La relación entre las
gracias a la correa que las une. velocidades de giro de las
Las poleas y los ejes giran en el poleas depende del
Sistema de mismo sentido. tamaño de dichas poleas:
poleas con
correa
La velocidad de giro y la fuerza
serán distintas en ambas poleas. v 1 d 1= v 2 d 2
Se emplean en lavadoras,
V : velocidad de giro
máquinas de coser, impresoras,
D : diámetro la polea
coches…
Cuando tenemos más de dos
poleas se denomina tren de Podemos calcular la
velocidad de cada polea
poleas con correa. Con este conociendo la velocidad
sistema logramos diferentes de la polea que la mueve.
Tren poleas
con correa velocidades de giro y fuerzas. v 1 d 1= v 2 d 2
Ejemplo: taladros verticales,
transmisión de ciclomotores,. V : velocidad de giro
D : diámetro la polea
.
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Descripción, clases y
Tipos Dibujo aclaratorio Fórmulas
aplicaciones
Son ruedas dentadas acopladas Engranajes
entre sí, de modo que los dientes
La relación entre las
de un engranaje arrastran a los
Tipos de dientes velocidades de giro de las
de otro. Existen distintos tipos de
dientes, según su forma (rectos, ruedas depende del
helicoidales y cónicos) y número de dientes:
tamaño. Los engranajes giran en
sentido contrario. v 1 Z 1= v2 Z 2
Se usan en taladradoras,
Engranajes V : velocidad de giro
batidoras, exprimidores, Z : número de dientes del
Engranaje loco
juguetes, cajas de cambios de engranaje
coches y motos…
La velocidad de los
Si colocamos un engranaje entre engranajes se calcula de
otros dos, conseguiremos que el forma parecida a la de las
poleas pero, en vez de
primer y el último engranaje diámetros utilizamos nº de
giren el mismo sentido. Este dientes
engranaje intermedio se llama
“engranaje loco” y no varía la
velocidad final.
Se llama tren de engranajes al v 1 Z 1= v2 Z 2
Tren de sistema formado por más de dos V : velocidad de giro
engranajes engranajes. Z : número de dientes del
Engranajes Ej: relojes, cajas de cambios de engranaje
coches, herramientas El cálculo es similar al del
eléctricas,… tren de poleas.
Consiste en dos “engranajes”, La relación entre las
separados entren si, unidos por velocidades de giro de
Sistema de una cadena que hace que giren a las ruedas depende del
piñones y la vez y en el mismo sentido. Se número de dientes:
cadena usa en las bicicletas,
motocicletas, vehículos de tres v 1 Z 1= v2 Z 2
ruedas.
Se trata de un tornillo que se
engrana a una rueda dentada
helicoidal, cuyo eje es
perpendicular al eje del tornillo. La expresión para el
Tornillo Por cada vuelta del tornillo sin tornillo sin fin es:
sin fin fin, la rueda dentada gira un
diente. Este sistema permite una v 1= v 2 Z 2
gran reducción de velocidad. Ej.:
las clavijas que tensan las
cuerdas de guitarra, etc.
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4. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO.
Transforman un movimiento de giro en otro rectilíneo. De esta forma podemos convertir el
movimiento de giro de un motor eléctrico en uno lineal. Por ejemplo en las puertas de cocheras, en la
sierra de calar, en el gato de un coche, en el motor de una moto,…
Tipos Descripción, clases y aplicaciones Dibujo aclaratorio
Se trata de una rueda dentada de dientes rectos,
engarzada a una cremallera o barra dentada.
Cuando la rueda dentada gira, la cremallera se
Piñón-
cremallera desplaza con movimiento rectilíneo. Es un
movimiento reversible. Se usa en taladradoras,
automóviles, etc.
Consta de un tornillo y de una tuerca cuyo
diámetro interior coincide con el diámetro del
Tornillo- tornillo. Si el tornillo gira, la tuerca avanza con
tuerca
movimiento rectilíneo y viceversa. Se emplea
en prensas, grifos, tapones de rosca, etc.
Una manivela es una barra que está unida a un
eje al que hace girar. La fuerza necesaria para
que el eje gire es menor que la que habría que
Manivela- aplicarle directamente. El mecanismo que se
torno
basa en este dispositivo es el torno, que consta
de un tambor que gira alrededor de su eje con
el objetivo de arrastrar un objeto.
Está formado por una manivela y una barra
denominada biela. Al girar la rueda, la
manivela transmite el movimiento circular a la
biela, que experimenta un movimiento de
Biela-
manivela vaivén. Este mecanismo también funciona a la
inversa. Se utilizó en la locomotora de vapor y
en la actualidad se emplea en motores de
combustión interna.
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Si colocamos una serie de bielas en un mismo
eje acodado, el conjunto formado se denomina
cigüeñal. Este mecanismo transforma el
movimiento de rotación de un eje en
Cigüeñal
movimientos alternativos descompasados de
las diferentes bielas. Se utiliza en los motores
de combustión y tradicionalmente se empleaba
en las máquinas de coser.
Leva
La leva es una rueda con un saliente que
empuja a un seguidor a su paso.
Un conjunto de levas colocadas sobre el mismo
eje se denomina árbol de levas.
La excéntrica consiste en una rueda cuyo eje de Árbol de levas
giro no coincide con el centro de la
Leva y circunferencia.
excéntrica
Excéntrica
Ambas, leva y excéntrica, transforman el
movimiento de rotación de la rueda en un
movimiento lineal alternativo.
Se emplean en motores de combustión.
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EJERCICIOS DE APLICACIÓN
1. Los dibujos siguientes representan varios casos prácticos de palancas. ¿A qué tipo corresponde
cada una de ellas?
2. ¿Qué fuerza es necesaria aplicar para levantar una carga de 100 kg con una polea fija? ¿Y si
utilizamos un polipasto con 4 poleas?
3. En un tornillo sin fin conocemos la velocidad del tornillo v 1 = 2400 rpm y su número de dientes
Z 1 = 10 dientes y el número de dientes de la rueda, Z 2 = 20 dientes. ¿cuál es la velocidad de la
rueda dentada?
4. ¿Qué fuerza tenemos que aplicar como mínimo en el esquema de la figura para elevar la carga?
F
R =50 kg
5. Calcula el diámetro que debe tener la rueda motriz del siguiente sistema para que, girando a 70
rpm, la conducida gire a 560 rpm.
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6. Calcula a qué velocidad girará la bailarina si hacemos girar la manivela a 50 rpm.
7. Dado un tren de poleas con estos diámetros: d 1 = 10 mm , d 2= 30 mm , d 3= 20 mm y
d 4= 50 mm , calcula v 4 si la rueda gira 1 gira a 20 rpm.
8. Calcula la velocidad de salida del siguiente sistema de transmisión. Indica asimismo el sentido de
giro de las ruedas 2, 3 y 4. Por último, calcula la velocidad que deberá tener la rueda dentada,
suponiendo que la de salida gira a 60 rpm.
9. Nuestra bicicleta de montaña tiene dos platos, uno de 44 dientes y otro de 56 dientes. Por otro
lado, el piñón más pequeño tiene 14 dientes, el mediano tiene 16 dientes y el mayor 20 dientes.
Calcula las vueltas que dará la rueda trasera cada vez que pedaleemos en cada uno de los
siguientes casos:
a. Plato pequeño y piñón grande.
b. Plato grande y piñón pequeño.
c. Plato grande y piñón mediano.
10. Calcula las velocidades que se pueden obtener sabiendo que el motor gira a 1400 rpm.
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11.- Explica que es una polea y para que podemos utilizarla. Pon ejemplos.
12.- Explica que es un polipasto y para que se utiliza. Pon ejemplos.
13.- Explica que es un engranaje y para que se utilizan. Pon ejemplos.
14.- Explica que es una palanca y para que se utiliza. Pon ejemplos.
15.- ¿Sabes lo que es el cuenta-revoluciones de un coche? Explícalo.
16.- Indica cuales son las ventajas y los inconvenientes del uso de poleas. Pon ejemplos.
17.- Indica cuales son las ventajas y los inconvenientes del uso de engranajes. Pon ejemplos.
18.- Indica si son verdaderas (V) o falsas (F), las siguientes afirmaciones y explícalas brevemente.
• Las poleas son silenciosas..................................................................................
• Los engranajes patinan........................................................................................
• Los engranajes se utilizan para transmitir grandes fuerzas .................................
• Las poleas son mas baratas que los engranajes...................................................
19.- Calcula el peso máximo que puede levantar una palanca sobre la que
realizamos una fuerza de 40 Kgf. El brazo de la palanca a, sobre el que se
realiza el esfuerzo mide 2 m y el brazo sobre el que colocamos el peso o
resistencia R mide 0,5 m.
20.- Si un coche pesa 500 Kg. Nuestra fuerza es de 50 Kgf. (nuestro peso) y deseamos levantarlo con un
polipasto, ¿cuantas poleas debería tener como mínimo?
21.- Calcula la fuerza que tendremos que realizar para levantar una carretilla si la distancia desde el punto de
apoyo hasta el punto de aplicación de la fuerza ( a ) 1´25 m y la
distancia entre el punto de apoyo y el punto de aplicación del peso
resistencia ( b) es de 0´4 m. El peso o resistencia que vamos a
levantar es de 100 Kg.
22.- Tenemos que levantar 300 kg y podemos hacer 50 kgf de fuerza, ¿cuantas poleas debe tener el polipasto
para poder levantar ese peso?
23.- Estamos en un taller de motos y tenemos un polipasto con 6 poleas. Nuestro peso es de 40 kg. ¿Cuanto
puede pesar como máximo una moto si queremos levantarla con el polipasto?
24.- Tenemos la transmisión de una bicicleta. Dependiendo del tamaño del plato ( 1 ), indica si la velocidad del
piñón ( 2) y la fuerza que transmite será mayor o menor.
Velocidad : ……………. Velocidad: ……………. Velocidad……………
Fuerza:………………… Fuerza:………………... Fuerza:………………
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25.-Calcula la velocidad de giro de la polea nº 2 ( V2 ) e indica el sentido de giro de cada una de
ellas. Donde D es diámetro de la polea y V es velocidad de giro.
D1 = 10 cm ; D2 = 5 cm D1 =20 cm ; D2 =20 cm D1 =10 cm ; D2 =40 cm
V1 = 500 rpm; ¿ V 2 ? V1 = 1.500 rpm; ¿ V 2 ? V1 = 1000 rpm; ¿ V 2 ?
26.- Calcula la velocidad de giro del engranaje nº 2 (V 2 ) e indica el sentido de giro de cada uno de ellos.
Donde Z es el número de dientes del engranaje y V es velocidad de giro.
Z1 = 20 d ; Z2 = 50 d Z1 =10 d ; Z2 =50 d Z1 =50 d ; Z2 =10 d V1
= 1000 rpm; ¿ V 2 ? V1 = 1.500 rpm; ¿ V 2 ? V1 = 1000 rpm; ¿ V 2 ?
27.- Tenemos las siguientes trasmisiones, calcula cual debe ser el diámetro de la polea nº 2 ( D2 ) para
conseguir la velocidad la velocidad de giro ( V 2 ) deseada. Indica el sentido de giro de las poleas.
D1 = 5 cm ; ¿ D2 ? D1 =10 cm ; ¿ D2 ? D1 = 15 cm ; ¿ D2 ?
V1 = 500 rpm; V 2 = 250 rpm V1 = 150 rpm; V 2 = 150 rpm V1 =75 rpm; V 2 =150rpm
28.- Calcula el número de dientes que debe tener el engranaje nº 2 para lograr la velocidad angular V 2 deseada.
Indica el sentido de giro de cada engranaje
Z1 = 15 d ; ¿ Z2 ? Z1 =20 d ; ¿ Z2 ? Z1 =50 d ; ¿ Z2 ?
V1 =100 rpm; V 2 =25 rpm V1 =150 rpm; V 2 = 75 rpm V1 =100 rpm; V 2 = 1000rpm
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29.- Calcula la velocidad de cada una de las poleas y la dirección en que giran
D1 = 10 cm ; D4 = 5 cm D1 = 10 cm ; D4 = 5 cm D2
= 20 cm ; V1 = 100 rpm D2 = 15 cm ; V1 = 150 rpm
D3 = 5 cm ; ¿V 2 ? ¿V 3 ? ¿V 4 ? D3 = 3 cm ; ¿V 2 ? ¿V 3 ? ¿V 4 ?
30.- Calcula la velocidad de cada engranaje y la dirección en que giran.
Z1 = 40 d ; Z3 = 10 d Z1 = 50 d ; Z3 = 20 d
Z2 = 20 d ; V1 = 100 rpm Z2 = 25 d ; Z4 = 10 d
¿V 2 ? ¿V 3 ? V1 = 100 rpm; ¿V 2 ? ¿V 3 ? ¿V4 ?
¿Para que sirve el engranaje nº 2?
¿Cómo suele llamarse?
31.- Calcula la velocidad de la polea nº 6. Indica la dirección en que gira cada una de ellas.
D1 = 6 cm ; D4 = 10 cm
D2 = 3 cm ; D5 = 2 cm
D3 = 10 cm ; D6 = 4 cm
V 1 = 100 rpm ¿V 6 ?
32.- Tornillo sin fin: Calcula a que velocidad girará (V2) un engranaje con 50 dientes ( Z = 50 d.) que es movido
por un tornillo sin fin que gira a una velocidad de 1000 rpm (V1 = 1000 rpm. Explica que podemos conseguir con
este mecanismo. ¿Qué habrá pasado con la velocidad? ¿Y con la fuerza?
V 1 = 100 rpm; velocidad de giro del motor y del tornillo sin fin
Z = 50 d. Nº de dientes del engranaje
¿ V 2 ? Velocidad a la que gira el engranaje
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