apuntes de diseño de mecanismos

Cuadriláteros articulados planos

Mecanismos
Introducción:
En todo diseño de ingeniería mecánica es imprescindible conocer la cinemática del sistema pues
siempre se necesitan saber las posiciones y a través de las velocidades, conocer las aceleraciones;
para así calcular las fuerzas dinámicas puestas en juego debida a las masas.
Por lo tanto con las fuerzas y las resistencias de losmateriales se puede definir el diseño.
Siempre se tiene que tener en cuenta la sencillez del diseño el costo del mismo y también el factor
tiempo.
Un mecanismo: Se puede definir como un dispositivo que transforma el movimiento según un
esquema deseable y que desarrolla fuerzas de baja intensidad y transmite poca potencia.. Ejemplo:
Sombrilla, lámpara de escritorio.
Una máquina: Contiene mecanismosque están diseñados para proporcionar fuerzas significativas
y transmitir potencia apreciable. Ejemplo: Un robot, juegos electromecánicos, torno, etc.
Grados de Libertad:
El grado de libertad (GDL) de un sistema es el número de parámetros independientes que se
necesitan para definir unívocamente la posición de un sistema mecánico en el espacio en cualquier
instante.
Así, un cuerpo rígido enel plano posee 3 grados de libertad. Por ejemplo: 2 longitudes y un
ángulo.

Un rígido en el espacio posee 6 GDL. Por ejemplo: 3 longitudes y 3 ángulos.

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Cuadriláteros articulados planos
Tipos de movimiento:
Un cuerpo rígido con movimiento, en el caso general, tendrá un movimiento complejo, definido
por una combinación de rotación y traslación.
Así se definen para el movimiento enel plano:
-

Rotación pura: 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.

-

Traslación pura: Todos los puntos del cuerpo describen describen trayectorias paralelas.

-

Movimiento complejo: Es una combinación simultanea de rotación y traslación. Los puntosdel
cuerpo se moverán en trayectorias no paralelas y habrá en todo momento un centro de rotación
que cambiara continuamente de ubicación (C.I.R.).
Eslabones, juntas y cadenas cinemáticas:

Un eslabón es un cuerpo rígido que posee al menos dos nodos (que son los puntos de unión entre
eslabones).
Estos eslabones se unen para formar los eslabonamientos cinemáticos que son los componentesbásicos de todos los mecanismos. Todos los mecanismos (levas, engranajes, cadenas) son variantes
de eslabonamientos cinemáticos.
Un eslabón puede ser:
-

Binario

-

Ternario

-

Cuaternario

Los eslabones están unidos por juntas o pares cinemáticos, que es una conexión que permite algún
movimiento entre los eslabones conectados. El par es cinemático si el GDL de cada elemento del
par esigual a 1.

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Cuadriláteros articulados planos

Se clasifican por:
-

El número de GDL (A)
El tipo de contacto (B)
El tipo de cierre (C)
El número de eslabones conectados (D)

(A) Por ejemplo:
De un GDL completa:
Junta pasador. Rotacional

Junta corredera

De dos GDL (semijunta)
Pasador en ranura

(B) Pueden ser:
Inferiores: Es decir, aquellos que permiten contactosuperficial. Sus superficies conjugadas
deben poder deslizarse por si mismas sin deformarse.
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Cuadriláteros articulados planos
Se dividen en:
Prismáticos: Superficies conjugadas cilindricas y movimiento relativo (por ejemplo:
junta corredera; pistón cilindro).
Rotoidales: Superficies de revolución y movimiento giratorio (por ejemplo: perno –
cojinete).
Helicoidales: Superficies conjugadashelicoidales y movimiento helicoidal (por
ejemplo: tuerca – tornillo).
Superiores: Permiten contacto puntual o lineal. Por ejemplo: Polea – correa, acople de
engranajes, perno y buje con huelgo.
(C): Cierre de forma: Se mantiene unida o cerrada por su configuración (Buje – eje).
Cierre de fuerza: Requiere de una fuerza para mantenerse cerrada. (Leva – seguidor).

Una cadena cinemática se...