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Revista Iberoamericana de Ingeniería Mecánica. Vol. 14, N.º 1, pp. 03-14, 2010

DISEÑO ANALÍTICO DE LOS MECANISMOS PLANOS DE LEVAS DE
MAGNITUD MÍNIMA1
BORIS F. VORONIN2, SALVADOR GUTIÉRREZ ALCALÁ3
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Universidad de Guadalajara
Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica, CUCEI
Blvd. Marcelino García Barragan 1421, esq. Calzada Olímpica, Guadalajara, Jalisco, México, C.P. 44430
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UniversidadPanamericana
Departamento de Ingeniería Mecatrónica
Guadalajara, Jalisco, México
(Recibido 15 de diciembre de 2009, para publicación 10 de marzo de 2010)

Resumen – Uno de las etapas más importantes del cálculo de mecanismos planos de levas es la definición del
radio del círculo primario de la leva. En el artículo se propone un nuevo método analítico de su cálculo que se
basa en la interpretacióngráfica de la determinación del centro de la rotación de la leva que permite diseñar un
mecanismo con parámetros óptimos de magnitud mínima. El método es simple en la aplicación, no exige el uso
de los procedimientos complicados de las matemáticas. En la primera parte del artículo se exponen las bases
teóricas usadas para el método del desarrollo, mientras que en la segunda se muestran su desarrollo yuso para el
cálculo del radio del círculo primario de la leva. El método es elaborado para el cálculo de los mecanismos de
levas con seguidor del movimiento lineal alternativo de cuña, de rodillo, de zapata curva y de cara plana. El
método es destinado para el uso por los profesores que imparten clases de Teoría de los Mecanismos y las
Máquinas, por los ingenieros diseñadores de los sistemasmecánicos, también por los ingenieros que elaboran
SOFTWARE.
Palabras clave – Teoría de Mecanismos, mecanismos de levas, círculo primario de la leva.

1. INTRODUCCIÓN
El diseño de mecanismos de levas consta de dos partes principales: la determinación de la magnitud del
radio del círculo primario y la construcción de su perfil en correspondencia con la ley de movimiento. El
presente artículo estádedicado a la solución del primer problema ya que con ésta se obtiene el mecanismo
con las propiedades óptimas de tamaño mínimo. Para ilustrar el potencial del enfoque propuesto se realiza
el análisis de mecanismos con un seguidor de movimiento lineal alternativo de cuña, de rodillo, de zapata
curva y de cara plana.
Para los mecanismos de seguidor de cuña, de rodillo y de zapata curva el limitante es elángulo de
presión. El método gráfico presentado en algunos libros de texto [8,9] se basa en la dependencia
matemática que relaciona el ángulo de presión α con el desplazamiento s y la velocidad v del seguidor
[3,5,7,8,9]. Su expresión analítica es:

tan α =

s′ − e
s + r0 2 − e 2

,

(1)

en donde e es la excentricidad; s´ es el análogo de velocidad de la punta del seguidor y r0 es el radio delcírculo primario de la leva.
1

El tema presentado en el artículo fue discutido en “The 9th International Scientific Conference devoted to the 45th anniversary
of Siberian State Aerospace University named after academican M.F.Reshetnev”. Krasnoyarsk, Rusia (2005) y en el XIII
Congreso Internacional de la SOMIM. Durango, México (2007)

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B.F. Voronin, S. Gutiérrez Alcalá

Según este método, en elsistema de coordenadas ss′ , en que el eje s coincide con la línea de

desplazamiento de la punta del seguidor, a escala μL se construye el diagrama adicional s′ = s′ ( s ) . Si el
mecanismo es de cierre geométrico del par cinemático superior, a las partes positiva y negativa de éste,
correspondientes a la fase de subida y a la de retorno de la leva, se trazan líneas tangentes de modo que
formencon el eje s un ángulo igual al de presión admisible αadm.. Con esta construcción en la intersección
de las tangentes se define el centro de rotación de la leva y, por consiguiente, el radio del círculo primario
de la leva de magnitud mínima rmin.. Este método brinda una exactitud de entre el 3 y el 5 por ciento, que
es suficiente para la mayor parte de problemas de ingeniería mecánica.
El...