1
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
1
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Capítulo II
Movimiento plano
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
2
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Capítulo II
Movimiento plano
II.1 Aspectos generales del movimiento plano.II.1 Aspectos generales del movimiento plano.II.1 Aspectos generales del movimiento plano.II.1 Aspectos generales del movimiento plano.
• Movimiento continuo de una figura plana en su plano.
Centro instantáneo de rotación (cir).
• Teorema de Aronhold-Kennedy.
• Aplicación del cir al análisis de velocidades y
aceleraciones.
• Base y ruleta.
• Aceleración de un punto del plano móvil que coincide
con el cir.
II.2 Teoría de la curvatura.II.2 Teoría de la curvatura.II.2 Teoría de la curvatura.II.2 Teoría de la curvatura.
II.3 Estudio del mecanismo cuadrilátero articulado.II.3 Estudio del mecanismo cuadrilátero articulado.II.3 Estudio del mecanismo cuadrilátero articulado.II.3 Estudio del mecanismo cuadrilátero articulado.
2
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
3
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Capítulo II: Tema 1
Movimiento Plano
1.1 Movimiento continuo de una figura plana en su plano.
Centro instantáneo de rotación (cir).
• Introducción.
• Centro instantáneo de rotación.
1.2 Teorema de Aronhold-Kennedy.
• Enunciado.
• Diagrama del círculo.
1.3 Aplicación del cir al análisis de velocidades y
aceleraciones.
• Teorema de Mehncke.
• Teorema de Burmester.
• Imagen o campo de velocidades.
• Aplicaciones al análisis de aceleraciones.
1.5 Base y ruleta.
1.6 Aceleración de un punto del plano móvil que coincide
con el cir.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
4
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Capítulo II: Tema 1
1.1 Movimiento continuo de una figura plana en su plano.
Centro instantáneo de rotación (cir).
1. Introducción.
2. Centro instantáneo de rotación.
3
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
5
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Introducción
La gran mayoría de los mecanismos que aparecen en la
práctica tienen movimiento plano. Muchas de las
propiedades de estos mecanismos, los teoremas
obtenidos, desarrollos matemáticos, etc. pueden ser
extrapolados al caso de movimiento tridimensional.
En este capítulo se estudian estas propiedades del
movimiento plano para poder abordar su análisis y síntesis
cinemática y, posteriormente, su análisis dinámico.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
6
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Introducción
Definición:Definición:Definición:Definición: un mecanismo tiene movimiento plano cuando
las velocidades de todos sus puntos son paralelas a un
plano fijo.
Л1
Л2
Posición 1
Posición 2 Posición 3
S2
S1
S1
S1
S2 S2
4
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
7
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Introducción
Movimiento plano no quiere decir que el mecanismo este
contenido en un plano, aunque así se puede idealizar su
movimiento para el análisis cinemático.
Esta hipótesis no es válida en el caso dinámico.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
8
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
Vamos a estudiar el movimiento de
una figura plana en su plano. Para
estudiar este movimiento basta con
estudiar el movimiento de un
segmento, A1B1, ya que el movimiento
de cualquier otro punto, C1, queda
definido por la condición de que no
varia su posición relativa con respecto
a A1 y B1.
A1
B1
S1
Posición 1
C1
5
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
9
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
A2
A1
B1
B2
S1
S2
Posición 1
Posición 2
∆sb
∆sA
P12
El punto P12 es un punto
que si se considera
rígidamente unido al
segmento AB su posición
inicial coincide con la final.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
10
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
A2
A1
B1
B2
∆rrrrA
∆rrrrB
P12
S1
S2
Posición 1
Posición 2
∆sb
∆sA
Dicho punto P12 se obtiene
mediante la intersección de
las mediatrices de los
segmentos A1A2 y B1B2
6
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
11
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
A2
A1
B1
B2
∆rrrrA
∆rrrrB
P12
S1
S2
Posición 1
Posición 2
∆sb
∆sA
∆θA
∆θB
Dicho punto P12 se
denomina polo de rotaciónpolo de rotaciónpolo de rotaciónpolo de rotación
o centro de rotacióncentro de rotacióncentro de rotacióncentro de rotación entre
las posiciones 1 y 2.
Entonces, el movimiento
entre las dos posiciones se
puede considerar como una
rotación alrededor de dicho
punto (esto es sólo válido
cuando estudiemos las
posiciones iniciales y
finales).
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
12
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
Posición 1’
B1’
A1’
∆rrrrA
∆rrrrb
P11’
B1
S1
A1
Posición 1
Si la posición 2 se acerca a la posición 1
el segmento A1A2 tiende a la tangente a la
trayectoria en el punto A, y lo mismo
ocurre con el punto B.
Así pues, el polo de rotación en el
movimiento infinitesimal se convierte en el
centrocentrocentrocentro instantaneoinstantaneoinstantaneoinstantaneo de rotaciónde rotaciónde rotaciónde rotación (cir), o
simplemente polopolopolopolo del movimiento, y se
obtiene trazando las tangentes a las
trayectorias de dos puntos cualquiera del
sólido.
7
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
13
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
Propiedades del cir
• Puesto que en un “dt” su
posición no varía, la velocidad
de este punto es cero.
• La velocidad de todos los
demás puntos del sólido son
perpendiculares al segmento
que les une con el cir, y
además su magnitud es
proporcional a la distancia.
• La velocidad angular del
sólido es una relación,
constante para todos los
puntos del sólido, entre la
velocidad de un punto y su
distancia al cir.
A
B
cir
tB
tA
tA
nB
tB
nB
nA
nA
A
B
C
P
(cir)
VA
VB
V
C
ω
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
14
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
Polos relativos
Elemento 1
Elemento 2
P12 cir del movimiento relativo de 1
con respecto a 2
Observador móvil
Observador fijo
2
)1( −
=
NN
n
Número de polos relativos
Propiedades del cir
8
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
15
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
Las propiedades de los cir permiten encontrar los denominados polos
primarios de un mecanismo rápidamente siguiendo un conjunto de
reglas fácilmente deducibles de todo lo anterior. A partir de ahora, se
denominan polos primarios a aquellos polos de un mecanismo que
pueden localizarse por simple inspección directa de éste siguiendo las
siguientes reglas:
1. Todos los pares de rotación (tipo R) que existen en un mecanismo.
2. Puntos en el infinito cuando un elemento se traslada con respecto a
otro.
3. Los puntos de contacto entre dos elementos donde existe rodadura
pura.
4. Si en un elemento se conocen las trayectorias de dos de sus puntos
respecto de otro elemento, se obtiene el polo del movimiento relativo
en el punto de corte de las dos normales a las respectivas
trayectorias que pasan por dichos puntos.
Propiedades del cir
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
16
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Centro instantáneo de rotación
Determinación del cir
Determinación
de los polos
primarios.
P12
2
3
4
P23
P34
n=6
P41
(∞)
P31
P41
n=6
P12
2
3
4
P23
P34
P31
P4
1
23
4
P2
1
P3
2
P34
(∞)
9
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
17
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Capítulo II: Tema 1
1.2 Teorema de Aronhold-Kennedy.
1. Enunciado.
2. Diagrama del círculo.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
18
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Teorema de Aronhold-Kennedy.
Enunciado
“Los tres polos del movimiento relativo entre tres elementos con
movimiento plano están permanentemente alineados”.
El Teorema de Aronhold-Kennedy se emplea para la localización de polos
relativos entre los diferentes elementos que componen un mecanismo.
•P10: Polo del movimiento relativo
de Π1 y Π0.
•P20: Polo del movimiento relativo
de Π2 y Π0.
•P12: Polo del movimiento relativo
de Π1 y Π2.
1220212101 PPPP ωω =
1
2
1220
1210
ω
ω
=
PP
PP
Π1
Π2
Π0
P20
P12
P10
P12
V1
p12
V2
12
V1
12= V2
p12
A
ω2
ω1
10
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
19
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Diagrama del círculo
El diagrama del círculo permite obtener fácilmente los polos del
movimiento relativo entre los elementos de un mecanismo. Para ello el
método emplea los conceptos vistos anteriormente y especialmente el
Teorema de Aronhod-Kennedy. Para la localización de los polos del
movimiento se seguirán los siguientes pasos:
1. Se toma una circunferencia y se divide en tantas partes iguales como
elementos (N) tiene el mecanismo. A continuación se numeran de 1 a
N los puntos en que está dividida la circunferencia. Todas las
posibles cuerdas que unen los puntos marcados representan los
distintos polos del movimiento en el mecanismo.
2. Se dibujan con líneas continuas las cuerdas correspondientes a los
polos primarios y a trazos los correspondientes a los desconocidos.
3. El resto de los polos será obtenido utilizando el teorema de Aronhold-
Kennedy, aplicándoselo a grupos de tres elementos en el
mecanismo. Para ello se localizan en el círculo los triángulos que
tengan en común un lado dibujado a trazos y todos los demás lados
continuos.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
20
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Diagrama del círculo
n=6
P12
2
3
4
P23
P34
P41P42
P31
2
3
4
1
P1
2
2
3
4P2
3
P34
n=6
P41
(∞)
P31
P2
4
1
2
3
4
11
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
21
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Diagrama del círculo
P41
2
3
4
P21
P32
P34 (∞)
3
4 2
1
P13
P42
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
22
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Capítulo II: Tema 1
1.3 Aplicación del cir al análisis de velocidades y
aceleraciones.
1. Teorema de Mehncke.
2. Teorema de Burmester.
3. Imagen o campo de velocidades.
4. Aplicaciones al análisis de aceleraciones.
12
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
23
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Teorema de Mehncke
A
VA
Av
B
P
φ
φ
VB
Bv
A
VA
Av
B
P
VB
B’vA’v
Bv
ωϕ ==
PA
AAv
tan
ωϕ ==
PB
BBv
tan
PB
PA
BB
AA
v
v
=
'
'
ω====
PB
BB
PA
AA
PB
BB
PA
AA vvvv ''
ω−=
−
== 1
''''
PA
AAPA
PA
PA
AB
BA Vvvv
ω−=== 1
''''''
BC
CB
AC
CA
AB
BA vvvvvv
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
24
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Teorema de Mehncke
ω−=== 1
''''''
BC
CB
AC
CA
AB
BA vvvvvv
Teorema deTeorema deTeorema deTeorema de MehnckeMehnckeMehnckeMehncke::::
“La figura formada por los extremos de las velocidades ortogonales de
un elemento rígido es proporcional figura original y tiene una relación de
semejanza (1-ω), siendo ω la velocidad angular del elemento”.
A’v
C’v
Bv
A
Av
C Cv
B
B’v
P
13
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
25
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Teorema de Mehncke
A
B
C
VA
VB
V
C
Av
Bv
Cv
A’v
B’v
C’v
Este teorema permite
realizar una interesante
construcción gráfica para
la determinación de la
velocidad de un punto C
de un plano móvil
conocidas las velocidades
de otros dos puntos, A y
B, del mismo plano
cuando el polo del
movimiento cae fuera de
los límites del papel.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
26
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Teorema de Burmester
Teorema deTeorema deTeorema deTeorema de BurmesterBurmesterBurmesterBurmester::::
“La figura formada por los extremos de las velocidades de un elemento
rígido, es semejante a la figura original y la razón de semejanza es (1+ω)1/2,
encontrándose girada un ángulo φ respecto de la figura original”.
P
Bv
A’
C’
A
Av
C Cv
B
B’
φ
φ
φ
ωϕ ====
PC
CC
PB
BB
PA
AA vvvtan
2
2222
1 ω+=





+





=
+
=
PA
AA
PA
PA
PA
AAPA
PA
PA vvv
2
2
2
1
1
1
ω
ω
ω
+=
+=
+=
PCPC
PBPB
PAPA
v
v
v
14
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
27
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Teorema de Burmester
Como consecuencia especial del teorema de Burmester se puede
decir que si tres puntos sobre el mismo plano móvil están alineados
los extremos de las velocidades de éstos también estarán alineados
P
A
B
C
VA VC
VB
Av
Cv
Bv
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
28
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Teorema de Burmester
AC
B
VA
VC
VB
BA
VB
VA
P
AV
BV
αA
αB
G
A’V
B’V
αA
αB
15
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
29
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Imagen o campo de velocidades
x
y
x'
y'
A
B
ωs
rA
rB
rAB
ωSIS=0
S
VVVVA
VVVVAB
VVVVA
VVVVB
VVVVB
ABAB rrr +=
ABAABA
ABAB
B
dt
d
dt
d
dt
d
VVωrV
rrr
V +=×+=+==
VVVVAB es siempre perpendicular a la
recta AB
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
30
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Imagen o campo de velocidades
Imagen o Campo de Velocidades:Imagen o Campo de Velocidades:Imagen o Campo de Velocidades:Imagen o Campo de Velocidades:
Si se llevan a un origen común los vectores velocidad de tres puntos de un mismo sólido
rígido y se unen los extremos de estos vectores se obtiene un triángulo A’B’C’ semejante
al triángulos ABC. El triángulo A’B’C’ se denomina ImagenImagenImagenImagen o Campo de VelocidadesCampo de VelocidadesCampo de VelocidadesCampo de Velocidades.
Esta propiedad se deduce por las características de las velocidades relativas. En la
figura se muestra un sólido y sus tres velocidades que al ser llevadas a un origen
común, O, generan el campo de velocidades A’B’C’, donde se dice que los tres puntos
A’, B’ y C’ son homólogos de A, B y C, y el punto O es homólogo del cir en el cuerpo
real.
Imagen de velocidades
VVVVA
VVVVB
VVVVC
VVVVA
VVVVB
VVVVC
C
B
A
C’
B’
A’
cir
O





+=
+=
+=
CACA
BCBC
ABAB
VVV
VVV
VVV
16
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
31
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Imagen o campo de velocidades
VA
VB
A
B
C
VA
VB
VC
¿VC?
Determinación de la velocidad del punto C del acoplador
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
32
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Imagen o campo de velocidades
VA
VB
A
B
C
Ao
VA
VB
VC
VC
Análisis de velocidades en un mecanismo biela-manivela
17
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
33
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Aplicación al análisis de
aceleraciones
x
y
x'
y'
A
B
ωs
rA
rB
rAB
ωSIS=0
S
VVVVA
VVVVB
ABAB rrr +=
ωrVV ×+= ABAB
T
AB
N
ABA
ABABA
AB
AB
A
ABAB
B
)(
dt
d
dt
d
dt
)(d
dt
d
dt
d
AAA
αrωωrA
ω
rω
r
A
ωrVV
A
++
=×+××+
=×+×+=
=
×
+==
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
34
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Aplicación al análisis de
aceleraciones
T
AB
N
ABAB AAAA ++=
N
AB
T
AB
A
A
tan =γ
x
y
x'
y'
A
B
ωs
rAB
ωSIS=0
S
AAAAA
AAAAAB
AAAAAB
N
AAAAAB
T
γ
cte
AB
AB
A
A
tan 22N
AB
T
AB
====
ω
α
ω
α
γ
18
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
35
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Aplicación al análisis de
aceleraciones
AC
B
AAAAA
AAAAAB
N
AAAAA AAAAAB
T
AAAABγ
AAAAAB
AAAABAAAAA
γ
AAAAAB
AAAABAAAAA
γ
AAAAAB
γ
ω
α
γ
AAAAAC
AAAABC
C
O
γ
AAAAB
AAAAA
γ
AAAAAB
γ
AAAAAC
AAAABC
C
O
AAAAC
Esta propiedad permite
obtener la aceleración de
un punto C conocida la
aceleración de A y B en el
mismo elemento
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
36
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Capítulo II: Tema 1
1.4 Base y ruleta.
19
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
37
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Posición 1
A1
B1
C1
P1
El cir, polo instantáneo o simplemente polo es,
como su propio nombre indica, una
característica propia de una determinada
posición (o instante) de la figura móvil en el
plano móvil, que podemos suponer asociado a
ella. Por tanto, a medida que el movimiento de
dicha figura o plano móvil evolucione, el cir
también se verá modificado pasando a ocupar
otra posición en los planos de movimiento.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
38
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Posición 1
Posición 2
A1
B1
C1
A2
B2
C2
P1
P1
12
P2
P1
11
20
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
39
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Posición 1
Posición 2
Posición 3
A1
B1
C1
A2
A3
B2
B3
C2
C3
P1
P1
12
P1
13
P2
P2
12
P3
P1
11
P2
11
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
40
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Base
Posición 1
Posición 2
Posición 3
A1
B1
C1
A2
A3
B2
B3
C2
C3
P1
P1
11
P1
0
P1
12
P1
13
P2
0
P2
P2
11
P2
12
P3
0
P3
P3
11
0
Base: es el lugar geométrico de
los puntos del plano fijo que han
sido en un determinado instante
centro instantáneo de rotación.
Esta curva también se conoce
con los nombres de Polodia o
curva polar fija.
21
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
41
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Ruleta
Base
Posición 3
A2
A3
B3
C3
P1
P1
11
P1
0
P1
12
P1
13
P2
0
P2
P2
11
P2
12
P3
0
P3
P3
11
0
1
Ruleta: es el lugar geométrico de
los puntos del plano móvil que en
algún momento han tenido
velocidad nula. También se
conoce con los nombres de
Herpolodia o curva polar móvil.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
42
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Ruleta
Base
Posición 2
Posición 3
A2
A3
B2
B3
C2
C3
P1
P1
11
P1
0
P1
12
P1
13
P2
0
P2
P2
11
P2
12
P3
0
P3
P3
11
0
1
22
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
43
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Ruleta
Base
Posición 1
Posición 2
Posición 3
A1
B1
C1
A2
A3
B2
B3
C2
C3
P1
P1
11
P1
0
P1
12
P1
13
P2
0
P2
P2
11
P2
12
P3
0
P3
P3
11
0
1
La curva Base representa la
trayectoria del cir sobre el
plano fijo mientras que la curva
Ruleta representa la trayectoria
del cir para el observador
situado en el plano móvil.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
44
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Ruleta
Base
Posición 1
A1
B1
C1
P1
P1
11
P1
0
0
1
23
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
45
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Ruleta
Base
Posición 1
Posición 2
A1
B1
C1
A2
B2
C2
P1
P1
11
P1
0
P1
12
P1
13
P2
0
P2
P2
11
0
1
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
46
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Ruleta
Base
Posición 1
Posición 2
Posición 3
A1
B1
C1
A2
A3
B2
B3
C2
C3
P1
P1
11
P1
0
P1
12
P1
13
P2
0
P2
P2
11
P2
12
P3
0
P3
P3
11
0
1
24
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
47
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
Posición 3
Ruleta
Base
Posición 1
Posición 2
A1
B1
C1
A2
A3
B2
B3
C2
C3
P1
P1
11
P1
0
P1
12
P1
13
P2
0
P2
P2
11
P2
12
P3
0
P3
P3
11
0
1
P0: Es el punto del plano fijo que
coincide con el cir, es por tanto un
punto físico cuya velocidad es cero.
P1: Es el punto del plano móvil que
coincide con el cir, es también un
punto físico y su velocidad es nula ya
que no varía su posición en un
instante diferencial de tiempo.
P: Es un punto matemático (no es un
punto físico), lo que significa que no
pertenece ni al plano fijo ni al móvil.
Representa la variación de posición
del cir sobre el plano fijo y su
trayectoria es la curva Base. Por tanto,
este punto sí puede tener velocidad
distinta de cero y a esta velocidad se
la denomina: Velocidad de Cambio de
Polo.
Velocidad de cambio de polo:
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
48
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Base y ruleta
De todo lo expuesto anteriormente se deduce que las
curvas Base y Ruleta se encuentran en contacto
permanente en el cir y no existe velocidad relativa en
dicho punto de contacto. En otras palabras, el
movimiento entre Base y Ruleta es un movimiento de
rodadura pura. Este movimiento queda perfectamente
definido si se conoce la geometría de la curva Base y
Ruleta y la Velocidad de Cambio de Polo.
25
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
49
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Capítulo II: Tema 1
1.5 Aceleración de un punto del plano móvil que coincide
con el cir.
R. Sancibrián, Ing. Mecánica
50
Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano
Aceleración de un punto del plano
móvil que coincide con el cir
PAωV ×=A
)( OPOAωV −×=A
( )PA
A
dt
d
dt
d
dt
d
dt
d
VVωPAα
OPOA
ωPA
ωV
AA
−×+×
=





−×+×==
( ) PPP 00 VωVωωαA ×−=−××+×=
µω−=PA
Base
Ruleta
0
1
0
P
A
VA
ω
x
y
OP
OA
PA
AAAAP

Teorías introductorias a los mecanismos

  • 1.
    1 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 1 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Capítulo II Movimiento plano R. Sancibrián, Ing. Mecánica 2 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Capítulo II Movimiento plano II.1 Aspectos generales del movimiento plano.II.1 Aspectos generales del movimiento plano.II.1 Aspectos generales del movimiento plano.II.1 Aspectos generales del movimiento plano. • Movimiento continuo de una figura plana en su plano. Centro instantáneo de rotación (cir). • Teorema de Aronhold-Kennedy. • Aplicación del cir al análisis de velocidades y aceleraciones. • Base y ruleta. • Aceleración de un punto del plano móvil que coincide con el cir. II.2 Teoría de la curvatura.II.2 Teoría de la curvatura.II.2 Teoría de la curvatura.II.2 Teoría de la curvatura. II.3 Estudio del mecanismo cuadrilátero articulado.II.3 Estudio del mecanismo cuadrilátero articulado.II.3 Estudio del mecanismo cuadrilátero articulado.II.3 Estudio del mecanismo cuadrilátero articulado.
  • 2.
    2 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 3 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Capítulo II: Tema 1 Movimiento Plano 1.1 Movimiento continuo de una figura plana en su plano. Centro instantáneo de rotación (cir). • Introducción. • Centro instantáneo de rotación. 1.2 Teorema de Aronhold-Kennedy. • Enunciado. • Diagrama del círculo. 1.3 Aplicación del cir al análisis de velocidades y aceleraciones. • Teorema de Mehncke. • Teorema de Burmester. • Imagen o campo de velocidades. • Aplicaciones al análisis de aceleraciones. 1.5 Base y ruleta. 1.6 Aceleración de un punto del plano móvil que coincide con el cir. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 4 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Capítulo II: Tema 1 1.1 Movimiento continuo de una figura plana en su plano. Centro instantáneo de rotación (cir). 1. Introducción. 2. Centro instantáneo de rotación.
  • 3.
    3 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 5 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Introducción La gran mayoría de los mecanismos que aparecen en la práctica tienen movimiento plano. Muchas de las propiedades de estos mecanismos, los teoremas obtenidos, desarrollos matemáticos, etc. pueden ser extrapolados al caso de movimiento tridimensional. En este capítulo se estudian estas propiedades del movimiento plano para poder abordar su análisis y síntesis cinemática y, posteriormente, su análisis dinámico. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 6 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Introducción Definición:Definición:Definición:Definición: un mecanismo tiene movimiento plano cuando las velocidades de todos sus puntos son paralelas a un plano fijo. Л1 Л2 Posición 1 Posición 2 Posición 3 S2 S1 S1 S1 S2 S2
  • 4.
    4 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 7 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Introducción Movimiento plano no quiere decir que el mecanismo este contenido en un plano, aunque así se puede idealizar su movimiento para el análisis cinemático. Esta hipótesis no es válida en el caso dinámico. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 8 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación Vamos a estudiar el movimiento de una figura plana en su plano. Para estudiar este movimiento basta con estudiar el movimiento de un segmento, A1B1, ya que el movimiento de cualquier otro punto, C1, queda definido por la condición de que no varia su posición relativa con respecto a A1 y B1. A1 B1 S1 Posición 1 C1
  • 5.
    5 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 9 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación A2 A1 B1 B2 S1 S2 Posición 1 Posición 2 ∆sb ∆sA P12 El punto P12 es un punto que si se considera rígidamente unido al segmento AB su posición inicial coincide con la final. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 10 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación A2 A1 B1 B2 ∆rrrrA ∆rrrrB P12 S1 S2 Posición 1 Posición 2 ∆sb ∆sA Dicho punto P12 se obtiene mediante la intersección de las mediatrices de los segmentos A1A2 y B1B2
  • 6.
    6 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 11 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación A2 A1 B1 B2 ∆rrrrA ∆rrrrB P12 S1 S2 Posición 1 Posición 2 ∆sb ∆sA ∆θA ∆θB Dicho punto P12 se denomina polo de rotaciónpolo de rotaciónpolo de rotaciónpolo de rotación o centro de rotacióncentro de rotacióncentro de rotacióncentro de rotación entre las posiciones 1 y 2. Entonces, el movimiento entre las dos posiciones se puede considerar como una rotación alrededor de dicho punto (esto es sólo válido cuando estudiemos las posiciones iniciales y finales). R. Sancibrián, Ing. Mecánica 12 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación Posición 1’ B1’ A1’ ∆rrrrA ∆rrrrb P11’ B1 S1 A1 Posición 1 Si la posición 2 se acerca a la posición 1 el segmento A1A2 tiende a la tangente a la trayectoria en el punto A, y lo mismo ocurre con el punto B. Así pues, el polo de rotación en el movimiento infinitesimal se convierte en el centrocentrocentrocentro instantaneoinstantaneoinstantaneoinstantaneo de rotaciónde rotaciónde rotaciónde rotación (cir), o simplemente polopolopolopolo del movimiento, y se obtiene trazando las tangentes a las trayectorias de dos puntos cualquiera del sólido.
  • 7.
    7 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 13 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación Propiedades del cir • Puesto que en un “dt” su posición no varía, la velocidad de este punto es cero. • La velocidad de todos los demás puntos del sólido son perpendiculares al segmento que les une con el cir, y además su magnitud es proporcional a la distancia. • La velocidad angular del sólido es una relación, constante para todos los puntos del sólido, entre la velocidad de un punto y su distancia al cir. A B cir tB tA tA nB tB nB nA nA A B C P (cir) VA VB V C ω R. Sancibrián, Ing. Mecánica 14 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación Polos relativos Elemento 1 Elemento 2 P12 cir del movimiento relativo de 1 con respecto a 2 Observador móvil Observador fijo 2 )1( − = NN n Número de polos relativos Propiedades del cir
  • 8.
    8 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 15 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación Las propiedades de los cir permiten encontrar los denominados polos primarios de un mecanismo rápidamente siguiendo un conjunto de reglas fácilmente deducibles de todo lo anterior. A partir de ahora, se denominan polos primarios a aquellos polos de un mecanismo que pueden localizarse por simple inspección directa de éste siguiendo las siguientes reglas: 1. Todos los pares de rotación (tipo R) que existen en un mecanismo. 2. Puntos en el infinito cuando un elemento se traslada con respecto a otro. 3. Los puntos de contacto entre dos elementos donde existe rodadura pura. 4. Si en un elemento se conocen las trayectorias de dos de sus puntos respecto de otro elemento, se obtiene el polo del movimiento relativo en el punto de corte de las dos normales a las respectivas trayectorias que pasan por dichos puntos. Propiedades del cir R. Sancibrián, Ing. Mecánica 16 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Centro instantáneo de rotación Determinación del cir Determinación de los polos primarios. P12 2 3 4 P23 P34 n=6 P41 (∞) P31 P41 n=6 P12 2 3 4 P23 P34 P31 P4 1 23 4 P2 1 P3 2 P34 (∞)
  • 9.
    9 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 17 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Capítulo II: Tema 1 1.2 Teorema de Aronhold-Kennedy. 1. Enunciado. 2. Diagrama del círculo. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 18 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Teorema de Aronhold-Kennedy. Enunciado “Los tres polos del movimiento relativo entre tres elementos con movimiento plano están permanentemente alineados”. El Teorema de Aronhold-Kennedy se emplea para la localización de polos relativos entre los diferentes elementos que componen un mecanismo. •P10: Polo del movimiento relativo de Π1 y Π0. •P20: Polo del movimiento relativo de Π2 y Π0. •P12: Polo del movimiento relativo de Π1 y Π2. 1220212101 PPPP ωω = 1 2 1220 1210 ω ω = PP PP Π1 Π2 Π0 P20 P12 P10 P12 V1 p12 V2 12 V1 12= V2 p12 A ω2 ω1
  • 10.
    10 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 19 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Diagrama del círculo El diagrama del círculo permite obtener fácilmente los polos del movimiento relativo entre los elementos de un mecanismo. Para ello el método emplea los conceptos vistos anteriormente y especialmente el Teorema de Aronhod-Kennedy. Para la localización de los polos del movimiento se seguirán los siguientes pasos: 1. Se toma una circunferencia y se divide en tantas partes iguales como elementos (N) tiene el mecanismo. A continuación se numeran de 1 a N los puntos en que está dividida la circunferencia. Todas las posibles cuerdas que unen los puntos marcados representan los distintos polos del movimiento en el mecanismo. 2. Se dibujan con líneas continuas las cuerdas correspondientes a los polos primarios y a trazos los correspondientes a los desconocidos. 3. El resto de los polos será obtenido utilizando el teorema de Aronhold- Kennedy, aplicándoselo a grupos de tres elementos en el mecanismo. Para ello se localizan en el círculo los triángulos que tengan en común un lado dibujado a trazos y todos los demás lados continuos. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 20 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Diagrama del círculo n=6 P12 2 3 4 P23 P34 P41P42 P31 2 3 4 1 P1 2 2 3 4P2 3 P34 n=6 P41 (∞) P31 P2 4 1 2 3 4
  • 11.
    11 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 21 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Diagrama del círculo P41 2 3 4 P21 P32 P34 (∞) 3 4 2 1 P13 P42 R. Sancibrián, Ing. Mecánica 22 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Capítulo II: Tema 1 1.3 Aplicación del cir al análisis de velocidades y aceleraciones. 1. Teorema de Mehncke. 2. Teorema de Burmester. 3. Imagen o campo de velocidades. 4. Aplicaciones al análisis de aceleraciones.
  • 12.
    12 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 23 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Teorema de Mehncke A VA Av B P φ φ VB Bv A VA Av B P VB B’vA’v Bv ωϕ == PA AAv tan ωϕ == PB BBv tan PB PA BB AA v v = ' ' ω==== PB BB PA AA PB BB PA AA vvvv '' ω−= − == 1 '''' PA AAPA PA PA AB BA Vvvv ω−=== 1 '''''' BC CB AC CA AB BA vvvvvv R. Sancibrián, Ing. Mecánica 24 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Teorema de Mehncke ω−=== 1 '''''' BC CB AC CA AB BA vvvvvv Teorema deTeorema deTeorema deTeorema de MehnckeMehnckeMehnckeMehncke:::: “La figura formada por los extremos de las velocidades ortogonales de un elemento rígido es proporcional figura original y tiene una relación de semejanza (1-ω), siendo ω la velocidad angular del elemento”. A’v C’v Bv A Av C Cv B B’v P
  • 13.
    13 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 25 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Teorema de Mehncke A B C VA VB V C Av Bv Cv A’v B’v C’v Este teorema permite realizar una interesante construcción gráfica para la determinación de la velocidad de un punto C de un plano móvil conocidas las velocidades de otros dos puntos, A y B, del mismo plano cuando el polo del movimiento cae fuera de los límites del papel. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 26 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Teorema de Burmester Teorema deTeorema deTeorema deTeorema de BurmesterBurmesterBurmesterBurmester:::: “La figura formada por los extremos de las velocidades de un elemento rígido, es semejante a la figura original y la razón de semejanza es (1+ω)1/2, encontrándose girada un ángulo φ respecto de la figura original”. P Bv A’ C’ A Av C Cv B B’ φ φ φ ωϕ ==== PC CC PB BB PA AA vvvtan 2 2222 1 ω+=      +      = + = PA AA PA PA PA AAPA PA PA vvv 2 2 2 1 1 1 ω ω ω += += += PCPC PBPB PAPA v v v
  • 14.
    14 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 27 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Teorema de Burmester Como consecuencia especial del teorema de Burmester se puede decir que si tres puntos sobre el mismo plano móvil están alineados los extremos de las velocidades de éstos también estarán alineados P A B C VA VC VB Av Cv Bv R. Sancibrián, Ing. Mecánica 28 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Teorema de Burmester AC B VA VC VB BA VB VA P AV BV αA αB G A’V B’V αA αB
  • 15.
    15 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 29 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Imagen o campo de velocidades x y x' y' A B ωs rA rB rAB ωSIS=0 S VVVVA VVVVAB VVVVA VVVVB VVVVB ABAB rrr += ABAABA ABAB B dt d dt d dt d VVωrV rrr V +=×+=+== VVVVAB es siempre perpendicular a la recta AB R. Sancibrián, Ing. Mecánica 30 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Imagen o campo de velocidades Imagen o Campo de Velocidades:Imagen o Campo de Velocidades:Imagen o Campo de Velocidades:Imagen o Campo de Velocidades: Si se llevan a un origen común los vectores velocidad de tres puntos de un mismo sólido rígido y se unen los extremos de estos vectores se obtiene un triángulo A’B’C’ semejante al triángulos ABC. El triángulo A’B’C’ se denomina ImagenImagenImagenImagen o Campo de VelocidadesCampo de VelocidadesCampo de VelocidadesCampo de Velocidades. Esta propiedad se deduce por las características de las velocidades relativas. En la figura se muestra un sólido y sus tres velocidades que al ser llevadas a un origen común, O, generan el campo de velocidades A’B’C’, donde se dice que los tres puntos A’, B’ y C’ son homólogos de A, B y C, y el punto O es homólogo del cir en el cuerpo real. Imagen de velocidades VVVVA VVVVB VVVVC VVVVA VVVVB VVVVC C B A C’ B’ A’ cir O      += += += CACA BCBC ABAB VVV VVV VVV
  • 16.
    16 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 31 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Imagen o campo de velocidades VA VB A B C VA VB VC ¿VC? Determinación de la velocidad del punto C del acoplador R. Sancibrián, Ing. Mecánica 32 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Imagen o campo de velocidades VA VB A B C Ao VA VB VC VC Análisis de velocidades en un mecanismo biela-manivela
  • 17.
    17 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 33 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Aplicación al análisis de aceleraciones x y x' y' A B ωs rA rB rAB ωSIS=0 S VVVVA VVVVB ABAB rrr += ωrVV ×+= ABAB T AB N ABA ABABA AB AB A ABAB B )( dt d dt d dt )(d dt d dt d AAA αrωωrA ω rω r A ωrVV A ++ =×+××+ =×+×+= = × +== R. Sancibrián, Ing. Mecánica 34 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Aplicación al análisis de aceleraciones T AB N ABAB AAAA ++= N AB T AB A A tan =γ x y x' y' A B ωs rAB ωSIS=0 S AAAAA AAAAAB AAAAAB N AAAAAB T γ cte AB AB A A tan 22N AB T AB ==== ω α ω α γ
  • 18.
    18 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 35 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Aplicación al análisis de aceleraciones AC B AAAAA AAAAAB N AAAAA AAAAAB T AAAABγ AAAAAB AAAABAAAAA γ AAAAAB AAAABAAAAA γ AAAAAB γ ω α γ AAAAAC AAAABC C O γ AAAAB AAAAA γ AAAAAB γ AAAAAC AAAABC C O AAAAC Esta propiedad permite obtener la aceleración de un punto C conocida la aceleración de A y B en el mismo elemento R. Sancibrián, Ing. Mecánica 36 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Capítulo II: Tema 1 1.4 Base y ruleta.
  • 19.
    19 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 37 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Posición 1 A1 B1 C1 P1 El cir, polo instantáneo o simplemente polo es, como su propio nombre indica, una característica propia de una determinada posición (o instante) de la figura móvil en el plano móvil, que podemos suponer asociado a ella. Por tanto, a medida que el movimiento de dicha figura o plano móvil evolucione, el cir también se verá modificado pasando a ocupar otra posición en los planos de movimiento. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 38 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Posición 1 Posición 2 A1 B1 C1 A2 B2 C2 P1 P1 12 P2 P1 11
  • 20.
    20 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 39 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Posición 1 Posición 2 Posición 3 A1 B1 C1 A2 A3 B2 B3 C2 C3 P1 P1 12 P1 13 P2 P2 12 P3 P1 11 P2 11 R. Sancibrián, Ing. Mecánica 40 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Base Posición 1 Posición 2 Posición 3 A1 B1 C1 A2 A3 B2 B3 C2 C3 P1 P1 11 P1 0 P1 12 P1 13 P2 0 P2 P2 11 P2 12 P3 0 P3 P3 11 0 Base: es el lugar geométrico de los puntos del plano fijo que han sido en un determinado instante centro instantáneo de rotación. Esta curva también se conoce con los nombres de Polodia o curva polar fija.
  • 21.
    21 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 41 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Ruleta Base Posición 3 A2 A3 B3 C3 P1 P1 11 P1 0 P1 12 P1 13 P2 0 P2 P2 11 P2 12 P3 0 P3 P3 11 0 1 Ruleta: es el lugar geométrico de los puntos del plano móvil que en algún momento han tenido velocidad nula. También se conoce con los nombres de Herpolodia o curva polar móvil. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 42 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Ruleta Base Posición 2 Posición 3 A2 A3 B2 B3 C2 C3 P1 P1 11 P1 0 P1 12 P1 13 P2 0 P2 P2 11 P2 12 P3 0 P3 P3 11 0 1
  • 22.
    22 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 43 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Ruleta Base Posición 1 Posición 2 Posición 3 A1 B1 C1 A2 A3 B2 B3 C2 C3 P1 P1 11 P1 0 P1 12 P1 13 P2 0 P2 P2 11 P2 12 P3 0 P3 P3 11 0 1 La curva Base representa la trayectoria del cir sobre el plano fijo mientras que la curva Ruleta representa la trayectoria del cir para el observador situado en el plano móvil. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 44 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Ruleta Base Posición 1 A1 B1 C1 P1 P1 11 P1 0 0 1
  • 23.
    23 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 45 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Ruleta Base Posición 1 Posición 2 A1 B1 C1 A2 B2 C2 P1 P1 11 P1 0 P1 12 P1 13 P2 0 P2 P2 11 0 1 R. Sancibrián, Ing. Mecánica 46 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Ruleta Base Posición 1 Posición 2 Posición 3 A1 B1 C1 A2 A3 B2 B3 C2 C3 P1 P1 11 P1 0 P1 12 P1 13 P2 0 P2 P2 11 P2 12 P3 0 P3 P3 11 0 1
  • 24.
    24 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 47 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta Posición 3 Ruleta Base Posición 1 Posición 2 A1 B1 C1 A2 A3 B2 B3 C2 C3 P1 P1 11 P1 0 P1 12 P1 13 P2 0 P2 P2 11 P2 12 P3 0 P3 P3 11 0 1 P0: Es el punto del plano fijo que coincide con el cir, es por tanto un punto físico cuya velocidad es cero. P1: Es el punto del plano móvil que coincide con el cir, es también un punto físico y su velocidad es nula ya que no varía su posición en un instante diferencial de tiempo. P: Es un punto matemático (no es un punto físico), lo que significa que no pertenece ni al plano fijo ni al móvil. Representa la variación de posición del cir sobre el plano fijo y su trayectoria es la curva Base. Por tanto, este punto sí puede tener velocidad distinta de cero y a esta velocidad se la denomina: Velocidad de Cambio de Polo. Velocidad de cambio de polo: R. Sancibrián, Ing. Mecánica 48 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Base y ruleta De todo lo expuesto anteriormente se deduce que las curvas Base y Ruleta se encuentran en contacto permanente en el cir y no existe velocidad relativa en dicho punto de contacto. En otras palabras, el movimiento entre Base y Ruleta es un movimiento de rodadura pura. Este movimiento queda perfectamente definido si se conoce la geometría de la curva Base y Ruleta y la Velocidad de Cambio de Polo.
  • 25.
    25 R. Sancibrián, Ing.Mecánica 49 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Capítulo II: Tema 1 1.5 Aceleración de un punto del plano móvil que coincide con el cir. R. Sancibrián, Ing. Mecánica 50 Cinemática y Dinámica de Máquinas. II.1 Aspectos generales del movimiento plano Aceleración de un punto del plano móvil que coincide con el cir PAωV ×=A )( OPOAωV −×=A ( )PA A dt d dt d dt d dt d VVωPAα OPOA ωPA ωV AA −×+× =      −×+×== ( ) PPP 00 VωVωωαA ×−=−××+×= µω−=PA Base Ruleta 0 1 0 P A VA ω x y OP OA PA AAAAP