mecanismos automotrices


MECANISMOS AUTOMOTRICES.

INTRODUCCION
Aparte del cuadrilátero articulado, el otro mecanismo empleado con más frecuencia es el triángulo articulado con un lado variable. Es un ejemplo el mecanismo manivela-biela y pistón. Este mecanismo (Fig.1), donde el eje ss contiene la articulación fija O- se utiliza, por ejemplo, en motores y compresores alternativos para convertir el movimientorotativo de la manivela en un movimiento de translación alternativo del pistón o viceversa. Para que la manivela pueda dar vueltas enteras, debe cumplir la condición l> r.






El sistema biela-manivela es un mecanismo articulado plano constituido por cuatro elementos: soporte, manivela, biela y pistón. El objetivo de este mecanismo es transformar un movimiento rectilíneo en otro circular oviceversa.















En el motor del automóvil el conjunto del pistón, biela y cigüeñal, tiene la doble misión de transmitir la fuerza originada en la combustión y transformar el movimiento alternativo del pistón en movimiento de rotación en el cigüeñal. (Fig. 1.3)








El sistema va articulado en el bulón (A) y en la muñequilla (B), siendo el eje del cigüeñal (C) elcentro de giro.
El pistón se desplaza dentro del cilindro con un movimiento rectilíneo y con velocidad variable, la biela lo transmite a la muñequilla del cigüeñal donde se transforma en un movimiento circular continuo.















ANÁLISIS CINEMÁTICO
Para realizar el análisis cinemático del mecanismo biela manivela pistón nos basamos en el teorema binomial, y así mismoencontramos la posición del pistón.
Ecuaciones sin aproximar
----------------------------- Pocisión













-----------------------Velocidad
Para encontrar la velocidad del pistón se tuvo que derivar la primera ecuación que se obtuvo de la posición






Ecuaciones aproximadas










Análisis Cinético
FUERZA DEL GAS Y PARES DE TORSION
En el marco de lateoría cinética la presión de un gas es explicada como el resultado macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas:
Para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una velocidad aleatoria promedio vrmscontenido en un volumen cúbico V las partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.
La fuerza de gas está directamente relacionada con la presión que generadebido a la combustión de la mezcla aire – combustible. Si se asume que F_g=Fuerza del gas, P_g=Presion del gas, A_p=area del piston , B=Diametro interior del cilindro , la cual es igual a diámetro del pistón.
En un motor de pistones la capacidad de ejercer fuerza de torsión es limitada. Depende de la fuerza de expansión máxima que logran los gases en el cilindro. El torque máximo se consiguecuando el rendimiento volumétrico es máximo y por lo tanto se dispone de mayor temperatura para expandir los gases.






El par motor también depende del largo del brazo del cigüeñal. Los motores de mayor tamaño están equipados con cigüeñal de brazo más largo. Esto les da la posibilidad de ejercer igual par de torsión con menos fuerza de expansión de los gases.

FUERZAS Y PARES DESACUDIMIENTO.
En el análisis de fuerzas estáticas, la suma de fuerzas y la suma de momentos que actúan sobre cualquier eslabón debe ser cero. En particular la suma de fuerzas y la suma de momentos que actúan sobre un eslabón fijo son nulas.
En dinámica no ocurre lo mismo, la suma de fuerzas que actúan sobre un eslabón debe ser igual al producto de su masa por la aceleración de su centro de gravedad....