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3. Conceptos fundamentales de cinemática
Grados De Libertad
El número de grados de libertad (GDL) de un sistema es el número de parámetros independientes que se necesitan para
definir unívocamente su posición en el espacio en cualquier instante.
En el plano se requiere de tres parámetros (GDL): dos coordenadas lineales (x,y) y una coordenada angular (q ).
En el espacio se requiere de seisGDL: tres distancias (x,y,z) y tres ángulos (q ,f ,r ).
Se define cuerpo rígido como aquel que no experimenta ninguna deformación.
4. Tipos De Movimiento
Rotación pura: El cuerpo posee un punto (centro de rotación) que no tiene movimiento con respecto al marco de referencia estacionario. Todos los demás puntos del cuerpo describen arcos respecto a ese centro. Una línea de referencia marcada en elcuerpo a través de su centro cambia únicamente en orientación angular.
Traslación pura: Todos los puntos en el cuerpo describen trayectorias paralelas (curvas o rectas). Una línea de referencia trazada en el cuerpo cambia su posición lineal pero no su orientación o posición angular.
Movimiento complejo: Es una combinación simultánea de rotación y traslación.
5. Eslabones, juntas y cadenascinemáticas
Eslabón: Cuerpo rígido que posee al menos dos nodos, que son los puntos de unión con otros eslabones. El número de nodos le da su nombre al eslabón:
Binario = dos nodos, Terciario = tres nodos, etc.
Junta o par cinemático: Conexión entre dos o más eslabones que permite algún movimiento o movimiento potencial entre los eslabones conectados. Pueden clasificarse en varios modos:
Por elnúmero de grados de libertad.
- Rotacional 1 GDL
- Prismática o Deslizante 1 GDL
Por el tipo de contacto entre los elementos.
Unión completa o par cinemático inferior: contacto superficial
Unión media o par cinemático superior: contacto sobre una línea o un punto
A las juntas con dos GDL se les llama semijuntas.
Por el tipo de cierre de la junta.
Forma: su forma permite la unión o el cierreFuerza: requiere de una fuerza externa para mantenerse en contacto o cierre.
Por el número de eslabones conectados u orden de la junta.
Se define como el número de eslabones conectados menos uno.
Cadena cinemática: Es un ensamble de eslabones y juntas interconectados de modo que proporcionen un movimiento de salida controlado en respuesta a un movimiento de entrada proporcionado.
Mecanismo:Es una cadena cinemática en la cual por lo menos un eslabón ha sido fijado o sujetado al marco de referencia (el cual puede estar en movimiento).
Máquina: Es una combinación de cuerpos resistentes dispuestos para hacer que las fuerzas mecánicas de la naturaleza realicen trabajo acompañado por movimientos determinados. Es un conjunto de mecanismos dispuestos para transmitir fuerzas y realizartrabajo.
Manivela: Eslabón que efectúa una vuelta completa o revolución, y está pivotado a un elemento fijo.
Balancín u oscilador: Eslabón que tiene rotación oscilatoria y está pivotado a un elemento fijo.
Biela o acoplador: Eslabón que tiene movimiento complejo y no está pivotado a un elemento fijo.
Elemento fijo: Cualesquiera eslabones (o eslabón) que estén sujetos en el espacio, sin movimientoen relación con el marco de referencia.
6. Determinación del grado de libertad
Mecanismo cerrado: No tendrá nodos con apertura y puede tener uno o más grados de libertad.
Mecanismo abierto con más de un eslabón: Tendrá siempre más de un grado de libertad y con esto necesitará tantos actuadores (motores) como GDL tenga.
Díada: Cadena cinemática abierta de dos eslabones binarios y una junta.Ecuación de Gruebler
GDL = 3L – 2J – 3G
Donde:
GDL: número de grados de libertad
L: número de eslabones
J: número de juntas
G: número de eslabones fijados
Ecuación de Kutzbach
GDL = 3(L – 1) – 2J1 – J2
Donde:
L: número de eslabones
J1: número de juntas completas
J2: número de semijuntas
7. Mecanismos y estructuras
Los GDL de un ensamble de eslabones predicen por completo su carácter....