Doctor

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ

FACULTAD DE INGENIERÍA

Apuntes para la materia de

CINEMÁTICA DE LAS MÁQUINAS

ÁREA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
ING. ARTURO CASTILLO RAMÍREZ

PREFACIO

El propósito de estos apuntes es presentar una exposición que cubra el contenido del programa de la materia de Cinemática de las Máquinas que se imparte en el Área Mecánica y Eléctrica de laFacultad de Ingeniería de la UASLP, como un requisito previo a estudios específicos y avanzados encaminados al diseño mecánico. En este texto se utiliza de forma amplia el método de análisis gráfico por considerarse que el cálculo gráfico es básico y fácil de usar y casi siempre resulta el método más rápido para verificar los resultados del cálculo de máquinas. Se ha procurado utilizar indistintamenteunidades inglesas y del Sistema Internacional de Unidades (SI) para que el estudiante se familiarice con ambos sistemas. Algunos temas que se consideran relevantes, se ampliaron con información que no se contempla específicamente en el programa de la materia, pero que enriquece su contenido. Agradezco la aprobación de este proyecto a mis compañeros de la Academia de Mecánica del Área Mecánica yEléctrica y el apoyo de las Autoridades de la Facultad de Ingeniería y del Fondo de Apoyo a la Docencia (FAD) de la UASLP, para la elaboración de este material didáctico.

Arturo Castillo Ramírez Enero de 2005

Rev. jun-05

ÍNDICE 1. 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.4 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 3. 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.2 3.3 3.4 3.5 4. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 5.5.1 5.2 INTRODUCCIÓN GENERAL Análisis y síntesis Ciencia de la Mecánica Terminologías Definición de máquina, mecanismo y estructura. Los componentes de las máquinas La estructura de las máquinas La actividad y formación del ingeniero en el campo de la maquinaría ANÁLISIS TOPOLÓGICO DE MECANISMOS Conceptos básicos topológicos Par cinemático Cadenas cinemáticas Mecanismo Ciclo, periodo, fase ytransmisión de movimiento Clasificación de los mecanismos en función de sus movimientos Movilidad o número de grados de libertad de un mecanismo plano Inversión cinemática. MECANISMOS DE ESLABONES ARTICULADOS Mecanismo de cuatro barras articuladas. Ley de Grashof Ventaja mecánica Análisis de posición Curvas del acoplador Mecanismos de línea recta Mecanismos de retorno rápido. Ruedas de cámara. Mecanismosde movimiento intermitente CENTROS INSTANTÁNEOS Generalidades Localización de centros instantáneos. Teorema de Kennedy Número de centros instantáneos. Cuadro articulado Centros instantáneos para el mecanismo de corredera biela y manivela Tabulación de centros instantáneos Centrodas o Curvas Polares VELOCIDAD Y ACELERACION EN EL MOVIMIENTO COPLANARIO Velocidades de los centros instantáneosVelocidades lineales por resolución

Página 1 1 2 4 4 6 8 9 12 12 14 19 21 25 25 28 33 36 36 37 39 41 44 45 46 50 51 58 58 59 61 62 62 63 64 67 72 75 80

5.3 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.5 5.5.1 6. 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 7 7.1 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.3 7.4 7.5 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4 7.5.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8. 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6

Velocidades angulares Método de imagen La imagen de velocidadImagen de aceleraciones Construcción gráfica de la aceleración normal Aceleración Coriolis Procedimiento general para resolver problemas por la Ley de Coriolis MECANISMOS DE CORREDERA, BIELA Y MANIVELA Generalidades Primera inversión. Cadena con par en deslizamiento Segunda inversión Tercera inversión. Mecanismo de limadora Cuarta inversión. Cadena con corredera fija LEVAS Levas Diseño del perfilVelocidad constante Aceleración constante Movimiento armónico simple Movimiento cicloidal Selección del movimiento Construcción del perfil de la leva Leva plana o disco Varilla de punzón Varilla con rodaja Varilla con cara plana o plato Ángulo de presión de la leva Diámetro del círculo base Leva de retorno positivo Levas tipo cilíndrica Levas de arco circular Varillas primarias y secundarias...