Este documento presenta aspectos generales sobre el diseño de máquinas, incluyendo definiciones de mecanismos, máquinas, tipos de movimiento, elementos de los mecanismos como eslabones y pares cinemáticos. Explica conceptos como ciclo, período, fase e introduce la cinemática y dinámica en el diseño de máquinas. Además, describe los tipos comunes de pares cinemáticos y la forma en que los mecanismos transmiten movimiento a través de cadenas cinemáticas

1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
PROGRAMA INGENERIA MECANICA
AREA DE TECNOLOGIA
DPTO. DE MEC. Y TECN. DE LA PRODUCCION
COMPLEJO ACADEMICO “PUNTO FIJO”
TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
Aspectos generales sobre mecanismos.
Aplicación de los mecanismos en las maquinas.
Definición de mecanismo y maquina.
Movimiento y tipo de movimiento en los mecanismos.
Definición de ciclo periodo y fase.
Pares, eslabones y cadena.
Transmisión de movimiento.
PROF: DAVID GUANIPA

2. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
DISEÑO DE MÁQUINAS:
El Diseño de Maquinas tiene que ver principalmente con "Cinemática y Dinámica de
Maquinas" y está dedicado al estudio del movimiento, sus causas y efectos, y añade una
importante restricción en el objeto de su estudio al incluir el termino “ de Maquinas". Esta
restricción influye de forma decisiva en el punto de vista con el que el Diseño de Maquinas
se construye y desarrolla; se trata de Mecánica Aplicada a un conjunto muy concreto de
problemas: los propios de las máquinas.
Su importancia es evidente, resulta difícil encontrar un campo de la actividad humana en
el que las máquinas no se hallen de alguna manera presentes; y constituye una materia de
especial interés para el Ingeniero Mecánico e Industrial, por ser la industria el ámbito
natural de las máquinas.

3. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
CINEMÁTICA:
La Cinemática estudia el movimiento con independencia de las causas que lo producen, es
decir, de las fuerzas. Estudia los "posibles" movimientos. Se interesa por problemas de
trayectorias, posiciones, desplazamientos, velocidades, aceleraciones, etc.
Los problemas cinemáticos pueden abordarse desde un punto de vista gráfico en estrecha
relación con la Geometría, o bien desde una perspectiva analítica, más en relación con el
Cálculo y el Álgebra.
DINÁMICA:
La Dinámica, por su parte, estudia el movimiento junto con las fuerzas motoras que lo
producen y las reacciones que se originan. Aborda problemas de potencia motriz,
rendimiento, reacciones en apoyos, tensiones y deformaciones elásticas, vibraciones,
fallos por choque o fatiga, problemas tribológicos, etc.
La dificultad que presenta la resolución de un problema dinámico suele ser, en general,
muy superior a la de uno cinemático, debido principalmente al distinto papel que juega la
variable tiempo y a los efectos no lineales que aparecen.

4. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
APLICACIÓN DE LOS MECANISMOS EN LAS MAQUINAS:

5. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
MECANISMO:
Es un dispositivo para trasformar un movimiento en otro. También se define el Mecanismo
como la combinación de cuerpos resistentes conectados por medio de articulaciones
móviles para formar una cadena cinemática cerrada con un eslabón fijo, y cuyo propósito
es transformar el movimiento.
 MAQUINA:
Es un mecanismo o una combinación de mecanismos que trasmiten fuerza, desde la
fuente de potencia hasta la resistencia a vencer para realizar un trabajo determinado.
Una Maquina difiere de un Mecanismo en su propósito. En una Máquina, los términos
fuerza, momento de torsión (o par motor), trabajo y potencia describen los efectos
predominantes. Sin embargo, en un Mecanismo, aunque puede transmitir la potencia de
una fuerza, el concepto predominante que tiene presente el diseñador es lograr el
movimiento deseado.
Además, puesto que en la cinemática de las maquinas no interesa la resistencia y la
rigidez, supondremos que las partes de un mecanismo son completamente rígidas y sin
peso. A la luz de la anterior discusión, podemos definir un mecanismo como un conjunto
de cuerpos conectados de tal manera que cada uno se mueve respecto a los demás y
transmiten movimiento.

6. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
MOVIMIENTO:
Movimiento es un cambio de posición que un cuerpo sufre en un período de tiempo, no
hay necesidad de extenderse sobre este concepto, puesto que es muy conocido, lo que si
es importante es notar es que para que haya cambio de posición (desplazamiento) debe
haber un marco (o punto) que se tome como referencia, en general se asume que la
referencia es la tierra o la parte dentro del mecanismo o la máquina que se considera fijo.
TIPOS DE MOVIMIENTOS:
 ROTACIÓN PURA: Cuando los elementos giran en torno a un eje que está ubicado
dentro del mismo cuerpo, Ejemplo: la rotación terrestre, las aspas de un helicóptero, etc.
El cuerpo posee un punto (centro de rotación) que no tiene movimiento respecto al marco
de referencia estacionario, los demás puntos describen arcos respecto a ese centro.

7. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
 TRASLACIÓN PURA:
Cuando los elementos no giran sino que se desplazan, y cada partícula que lo forma
describe una trayectoria paralela a las otras partículas.
Dentro de la traslación tenemos que si esas trayectorias son rectas, se le llama Traslación
rectilínea (Ejemplo: una corredera, un tren moviéndose por sus rieles), y si las trayectorias
son curvas, se le llama Traslación curvilínea (Ejemplo: un Acoplador de las ruedas del
tren).
 MOVIMIENTO COMPLEJO:
Cuando es una mezcla simultánea de traslación y rotación, dentro de estos los más
comunes son el Movimiento Esférico donde todas las partículas giran alrededor de un
punto fijo (ajeno al cuerpo) y se mueven como si estuvieran sobre la superficie de una
esfera (Ejemplo: Una rolinera, un muñón) y el Movimiento Helicoidal donde el cuerpo gira
al mismo tiempo que se traslada en dirección perpendicular al giro (Ejemplo: Un tornillo
que se aprieta, una tuerca).

8. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
FASES - CICLOS – PERÍODOS – INVERSIÓN DE UN MECANISMO:
Cuando todos los elementos de un mecanismo han pasado por todas las posiciones
posibles y retornan a las que tenían originalmente se dice que han completado un ciclo, el
tiempo que el mecanismo tarda en completar el ciclo se llama período, y cada una de las
posiciones que toma el mecanismo en cada uno de los momentos que dura el período se
llaman fases.
Se le llama inversión de un mecanismo al mecanismo que resulta cuando elegimos un
eslabón de referencia diferente al que teníamos originalmente.

9. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
PAR CINEMÁTICO.
Elemento de unión entre eslabones, de manera que permite ciertos movimientos relativos
y restringe otros.
Los eslabones se deben conectar entre sí de manera que transmitan movimiento del
impulsor (eslabón de entrada) al seguidor (eslabón de salida). A cada una de las
conexiones o articulaciones entre eslabones se le llama par cinemático.
.
 PAR SUPERIOR:
En el plano, aquel que restringe solamente 1 gdl. (antiguamente, aquel en el que el
contacto entre los eslabones es lineal o puntual)

10. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
PAR INFERIOR:
En el plano, aquel que restringe como mínimo 2 gdl. (antiguamente, aquel en el que el
contacto entre los eslabones es superficial).
En este punto es conveniente aclarar que un sujetador puede ser un elemento externo
que se coloque dentro de las perforaciones de dos eslabones y que sirva para articular el
movimiento, o bien, el hecho de que un eslabón posea en uno de sus extremos una
configuración que le permita insertarse en la otra de modo que haya movimiento, en
ambos casos lo importante es que hay contacto de superficies donde una superficie está
dentro de otra (superficies envolventes).

11. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
REVOLUTA:
Este par consiste en un pasador que une a dos elementos y solo permite movimiento
giratorio (Rotación), en un ángulo específico ∆θ (Ver Fig.). Este es el par más común en los
mecanismos planos.
PRISMÁTICO:
En este caso el pasador tiene una barra o espiga que impide que gire (rotación), pero
permite un desplazamiento (Traslación) ∆s en la dirección del eje del pasador. (Ver Fig.).

12. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
HELICOIDAL:
Aquí el pasador tiene un hijo helicoidal que hace que haya un desplazamiento ∆s según
haya un movimiento de giro ∆θ. Nótese que acá los movimientos ∆s y ∆θ no son
independientes uno del otro sino que están en una relación de dependencia que está
definida por el paso del hilo. (Ver Fig.).
CILÍNDRICO:
El pasador es liso y permite desplazamiento a lo largo del eje del pasador (∆s) y giro (∆θ)
tal como en el caso del par helicoidal con la diferencia de que en este caso, los
movimientos ∆s y ∆θ son independientes el uno del otro. (Ver Fig.).

13. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
GLOBULAR:
Este par tiene forma como de rótula (superficie convexa contenida en una cavidad
cóncava; como la articulación de la rodilla humana) y permite que haya movimiento
giratorio en cierto ángulo alrededor de los tres ejes de coordenadas (∆θ, ∆φ, ∆ψ), estos
movimientos son independientes unos de otros. (Ver Fig.).
PLANO:
En este caso hay un contacto completo de las superficies, donde un extremo plano desliza
sobre una superficie plana. Esto posibilita que haya tres tipos de movimiento, dos
movimientos de desplazamiento (traslación) en la dirección de los ejes del plano
cartesiano (∆x y ∆y); y un movimiento de giro (∆θ). Estos tres movimientos serán
independientes unos del otro.

14. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
ESLABONES:
Un eslabón es cada uno de los elementos que conforman una cadena cinemática, estos
pueden ser engranajes (ruedas dentadas), barras rígidas, correderas, rodamientos, o
cualquier otro elemento de máquina. se supone que es rígido y sin peso.
La condición de rigidez de los eslabones no es necesariamente total, sino solo implica que
sea rígido respecto a las fuerzas a las que se somete el eslabón.
Esta consideración da lugar a una clasificación de los eslabones de acuerdo a su rigidez:
1. Rígido en ambos sentidos, cuando el eslabón tiene rigidez a tensión y compresión .
Ejemplos: La biela de un compresor, un engrane, el pistón de una maquina de
combustión interna, etc.
2. Rígido en un único sentido.
(a)Rígido cuando se sujeta a compresión. Ejemplo: Fluidos hidráulicos.
(b)Rígido cuando se sujeta a tensión. Ejemplo: Correas, bandas y cadenas.

15. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
Los eslabones más conocidos y más usados son las barras metálicas rígidas, las cuales
transmiten el movimiento dentro de la cadena cinemática, estas barras, según su
movimiento se pueden clasificar como:
 Manivela o Impulsor: Si gira y transmite el movimiento desde la fuente o flecha hasta
el mecanismo.
 Palanca o Balancín: si su movimiento es un balanceo oscilatorio.
 Acoplador o Biela: si está entre la manivela y un balancín.
 Corredera o Corrediza: Cuando se traslada alternativamente sobre una superficie
plana o sobre alguna guía (que puede ser otro eslabón).

16. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
CADENA CINEMÁTICA:
Cuando un conjunto de partes se enlazan extremo con extremo, estos forma una Cadena,
si al imprimir movimiento a uno o más de estos elementos todo el sistema se mueve se ha
creado una cadena de movimiento o Cadena Cinemática, esta cadena puede llamarse
Cadena Cerrada cuando forma uno o más circuitos cerrados, (todos los eslabones son al
menos binarios), y se llamarán Cadenas Abiertas en caso contrario, (existen eslabones
unarios) tal y como pasa con cualquier cadena, las cadenas cinemáticas están conformada
por eslabones.
CADENA CINEMÁTICA SIMPLE CADENA CINEMÁTICA COMPLEJA

17. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES
Nº DE GRADOS DE LIBERTAD (GDL) :
Mínimo número de variables independientes requeridas para definir completamente la
posición del mecanismo. Si gdl < 1 no es un mecanismo, es una estructura
Se obtiene de restar al número de gdl de los eslabones que lo componen, el número de
restricciones ejercidas por los pares cinemáticos
FÓRMULA DE GRÜBLER para mecanismos planos
m = 3·(n-1) – 2·j1 – j2
m→gdl(movilidad)
n→ número de eslabones
j1 → número de pares inferiores
j2 → número de pares superiores
Cuidado!! En algunos casos no funciona...

18. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES

19. TEMA N°1
ASPECTOS GENERALES