cinematica de maquinas

Introducci´on a la Cinem´atica de las M´aquinas.
Jos´e Mar´ıa Rico Mart´ınez
Departamento de Ingenier´ıa Mec´anica
Divisi´on de Ingenier´ıas, Campus Irapuato-Salamanca
Universidad de Guanajuato
Salamanca, Gto. 36885, M´exico
August 24, 2015
Objetivo: El objetivo de estas notas es proporcionar al interesado una recopilaci´
on de las definiciones y
resultados mas importantes acerca de losfundamentos de la teor´ıa de las m´aquinas y mecanismos. Adem´
as
permite realizar algunas puntualizaciones necesarias ausentes en algunos libros de texto.

1

Generalidades

La cinem´
atica de las m´aquinas, tambi´en llamada mecanismos, es una disciplina que enlaza ciencias m´as b´asicas,
como din´
amica, con otras m´as ingenieriles o de aplicaci´
on, tales como el dise˜
no de m´aquinas. Durante elestudio
de la din´
amica se aprendi´
o el c´alculo de velocidades y aceleraciones de cuerpos r´ıgidos y agrupaciones de cuerpos
r´ıgidos; adem´
as, se analizaron las fuerzas necesarias para producir determinadas aceleraciones en los cuerpos.
Mucho de ese material ser´a nuevamente estudiado en la cinem´
atica de las m´aquinas; sin embargo, ahora el
estudio se concentrar´
a en agrupaciones de cuerposconocidos como mecanismos.
Por otro lado, la cinem´
atica de las m´aquinas concede especial atenci´on a las distintas posiciones que los
cuerpos que forman parte de un mecanismo adquieren durante el movimiento del mecanismo. Este an´alisis de
posici´on es requerido en el dise˜
no de m´aquinas. Cronologicamente, la primera consideraci´on en un dise˜
no, es
el movimiento que es necesario producir a f´ınde cumplir con el objetivo deseado; en un segundo t´ermino, se
encuentran las consideraciones de resistencia y rigid´ez. En cuanto a predominancia, en algunos casos, como en el
dise˜
no del mecanismo de impresi´on de una m´aquina de escribir manual, el punto de vista m´as importante es aquel
que se relaciona con el movimiento requerido; mientras que en otros, como el dise˜
no de trascabos ymaquinaria de
construcci´on, los argumentos de resistencia y rigid´ez predominan sobre los argumentos puramente cinem´
aticos.
En u
´ltimo caso, el dise˜
no final debe obtenerse despu´es de un compromiso entre ambas consideraciones. Despu´es
de estos comentarios preliminares, es posible intentar una definici´on de la cinem´
atica de las m´aquinas.

1.1

Definici´
on de la Cinem´
atica de las M´aquinas.

Definici´
on: La cinem´
atica de las m´
aquinas se define como aquella divisi´
on del dise˜
no de m´aquinas que
concierne con el dise˜
no cinem´
atico de eslabonamientos, levas, engranes, etc. A f´ın de precisar el significado de
la cinem´
atica de las m´aquinas se requiere de dos definiciones adicionales.
Definici´
on: Dise˜
no de m´
aquinas: Es la creaci´on de un plan para la construcci´on deuna m´aquina o
dispositivo para realizar una funci´on.
Definici´
on: Dise˜
no cinem´
atico: Es dise˜
no sobre la base de requerimientos de movimiento, en contraste
con el dise˜
no en base a requerimientos de resistencia y rigid´ez. As´ı pues, es posible redefinir la cinem´
atica de
las m´aquinas como: “Aquella parte del dise˜
no de m´
aquinas que concierne con el dise˜
no, en base arequerimientos de movimiento, de eslabonamientos, levas, engranes, etc”.

1.2

Mecanismo y M´
aquina.

Haremos ahora una distinci´
on conceptual entre mecanismos y m´aquinas.

1

Definici´
on: Mecanismo. Es un dispositivo para trasformar un movimiento en otro.
Definici´
on: M´
aquina1 : Es un mecanismo o una combinaci´on de mecanismos que trasmiten fuerza, desde
la fuente de potencia hasta la resistencia avencer. Si las fuerzas est´
an asociadas con la conversi´on de la energ´ıa
de fluidos a alta temperatura, entonces podemos hablar de una m´
aquina t´
ermica2 .
Mientras que en la idea de mecanismo, el pensamiento se centra sobre el movimiento, dejando en un plano
secundario la transmisi´on de fuerza necesaria para vencer la fricci´on o una fuerza exterior; en la idea de m´aquina,
la mente asocia...