Mecanismos

INGENIERIA MECANICA

Mecanismos
Unidad IV

CATEDRÁTICO:

ING. ESTEBAN AGUILAR VILLALOBOS

ALUMNO:

JOSE MANUEL GUITIERREZ GARCIA
09070253

HORARIO:

20:00 – 21:00 HRS.

CD. MADERO, TAMPS., DICIEMBRE DEL 2011

UNIDAD IV

ANÁLISIS DE FUERZAS Y PARES EN MECANISMOS TIPO.
ANÁLISIS CINEMÁTICO Y DINÁMICO DE MECANISMOS DE PALANCA
Introducción:
El análisis cinemático ydinámico de mecanismos de palancas es una tarea de gran complejidad que requiere de sólidos conocimientos de Física, Análisis Matemático, Mecánica Teórica, etc. Para la determinación de los desplazamientos, trayectorias, velocidades y aceleraciones existen diferentes métodos:
* Métodos gráficos.
* Métodos grafo - analíticos.
* Métodos analíticos.
Los métodos gráficos tienen la gran ventaja deque son muy ilustrativos y sencillos de aplicar, pero a su vez la gran desventaja de su poca precisión; mientras que los métodos analíticos son muy precisos, pero de muy engorrosa aplicación. El desarrollo actual de las técnicas de computación ha permitido la aplicación de métodos analíticos y grafo - analíticos con mucha ilustratividad y sencillez.
A continuación se exponen de manera detalladados métodos que a criterio de los autores son los más recomendados para el análisis cinemático y dinámico de mecanismos de palancas.
Análisis cinemático. Método de derivación de las ecuaciones de la trayectoria.
Para explicar este método se utilizarán dos ejemplos concretos: el mecanismo de colisa traslatoria y el mecanismo de manivela – biela - corredera
Mecanismo de colisa traslatoria:Mecanismo de colisa traslatoría.

Mecanismo de colisa traslatoría.

El mecanismo de colisa que se traslada está integrado por la manivela, un patín, y la colisa propiamente dicha Para poder realizar el análisis cinemático y dinámico del mecanismo es necesario ante todo determinar la ecuación de la trayectoria de la colisa. La coordenada x determinará en cualquier momento laposición de la misma. El ángulo f determina la posición de la manivela con respecto a la vertical.

De la figura se observa que en todo momento la coordenada x que determina la posición de la colisa se puede calcular por la expresión:
Derivando la expresión anterior se puede calcular la velocidad de la colisa para cualquier ángulo f girado por la manivela:

De la misma formaderivando la expresión de la velocidad se obtiene la expresión para calcular la aceleración de la colisa:

Mecanismo de manivela – biela - corredera:
Para realizar el análisis cinemático y dinámico del mecanismo de manivela – biela - corredera el método a emplear es el mismo que para el mecanismo de colisa traslatoria, solamente cambia la ecuación de la trayectoria ( ver figura 2).

Figura 2:Mecanismo de manivela – biela - corredera.
Para realizar el análisis cinemático, previamente se ha realizado el análisis estructural, y se conocen todas las dimensiones del mecanismo. Teniendo en cuenta este planteamiento se puede hallar la expresión para el cálculo de la posición del patín o pistón por la siguiente expresión:
El ángulo g girado por la biela está estrechamente relacionado con elángulo f girado por la manivela. El mismo puede calcularse por la siguiente expresión:

Para hallar la velocidad del patín o pistón basta con derivar la expresión del desplazamiento con respecto al tiempo:

Para hallar el valor de la velocidad angular de la biela w AB basta con derivar la expresión que relaciona el ángulo girado por la biela con el ángulo girado por la manivela:
(
Derivando laexpresión de la velocidad del patín se obtiene su aceleración:

La aceleración angular de la biela a AB se determina derivando la expresión para el cálculo de la velocidad angular:

I.3 - Análisis cinemático. Método de los polígonos vectoriales.
El "Método de los polígonos vectoriales" se basa en la sustitución del esquema cinemático del mecanismo vectorial, lo que facilita la obtención de...