Diseño De Mecanismos

PROGRAMA DE LA MATERIA DISEÑO DE MECANISMOS.

1. FUNDAMENTOS DE CINEMÁTICA.

1.1. Introducción.

1.2. Métodos para la obtención de velocidades y aceleraciones.

1.2.1. Métodos gráficos para la obtención de velocidades y aceleraciones.

1.2.2. Métodos analíticos para la obtención de velocidades y aceleraciones.

1.3. Grados de libertad.

1.4. Tipos de movimiento.

1.5. Eslabones, juntas y cadenas cinemáticas.

1.6. Determinación del grado de libertad.

1.6.1. Grados de libertad en mecanismos en un plano.

1.7. Mecanismos y estructuras.

1.8. Transformación de eslabonamientos.

1.9. Movimiento intermitente.

1.10. La condición de Grashof.

1.10.1. Clasificación del eslabonamiento de cuatro barras.

1.11. Eslabonamientos de más de cuatro barras.

1.11.1. Eslabonamientos con engranaje de cinco barras.

1.11.2. Eslabonamientos de seis barras.

1.12. Los resortes como eslabones.

1.13. Consideraciones prácticas.

1.13.1. Juntas de pasador contra correderas y semijuntas.

1.13.2. Viga en voladizo o viga en doble voladizo.

1.13.3. Eslabones cortos.

1.13.4. Relación de apoyo.

1.13.5. Eslabonamientos contra levas.

1.14. Motores e impulsores.

1.14.1. Motores eléctricos.

1.14.2. Motores neumáticos e hidráulicos.

1.14.3. Cilindros neumáticos e hidráulicos.

1.14.4. Solenoides.

2. SÍNTESIS GRÁFICA DE ESLABONAMIENTOS.

2.1. Introducción.

2.2. Síntesis.

2.3. Generación de función, trayectoria y movimiento.

2.4. Condiciones límites.

2.5. Síntesis dimensional.

2.5.1. Síntesis de dos posiciones.

2.5.2. Síntesis de tres posiciones con pivotes móviles especificados.

2.5.3. Síntesis de tres posiciones con pivotes móviles alternos.

2.5.4. Síntesis de tres posiciones con pivotes fijos especificados.

2.5.5. Síntesis posicional para más de tres posiciones.

2.6. Mecanismos de retorno rápido.

2.6.1. Mecanismos de retorno rápido de cuatro barras.

2.6.2. Mecanismos de retorno rápido de seis barras.

2.7. Curvas de acoplador.

2.8. Cognados.

2.8.1. Movimiento paralelo.

2.8.2. Cognados de cinco barras con engranaje de un eslabonamiento de cuatro barras.

2.9. Mecanismos para movimiento rectilíneo.

2.9.1. Diseño óptimo para eslabonamientos de cuatro barras en línea recta.

2.10. Mecanismos con detenimiento.

2.10.1. Eslabonamientos con un solo detenimiento.

2.10.2. Eslabonamientos con dos detenimientos.

3. SÍNTESIS MEDIANTE PROGRAMAS COMPUTACIONALES.

3.1. Programa computacional FOURBAR.

3.2. Programa computacional FIVEBAR.

3.3. Programa computacional SIXBAR.

3.4. Programa computacional ANACIM.

3.5. Programa computacional WORKING MODEL.

BIBLIOGRAFÍA:

• Norton Robert L / Diseño de Maquinaria / Segunda Edición / Editorial Mc. Graw Hill/ Año 2000

• Erdman Arthur G Sandor George N / Diseño de Mecanismo, Análisis y Síntesis / Tercera Edición / Editorial Prentice may / Año 1998

• Shigley Joseph Edward – Uicker Jr. John Joseph / Teoría de Máquinas y Mecanismos / Editorial Mc Graw Hill / Año 1990

• Hartenberg Richard S. – Denavit Jacques / Kinematics Sintesis of Linkages / Editorial Mc Graw Hill / Año 1964

• Erdman Arthur G.Sandor George N./ Mechanism Design Analysis and Synthesis / Cuarta Edición / Editorial Mc Graw Hill / Año 1997.

• Shigley Joseph EdwardUicker, Jr. Jonh Joseph / Teoría de Máquinas de Mecanismos / Primera Edición / Editorial Mc Graw Hill / Año 1988.

• Norton L. Robert / Design of Machinery / Tercera Edición / Editorial Mc Graw Hill / Año 1999.

• John J. Uicker (Author), Gordon R. Pennock (Author), Joseph E. Shigley / Theory of Machines and Mechanisms (3rd Edition) / Oxford University Press, USA

1.1. INTRODUCCIÓN.

CINEMÁTICA Y CINÉTICA.

Cinemática: Estudio del movimiento sin consideración de las fuerzas.

Cinética: Estudio de fuerzas en sistemas en movimiento.

Un propósito principal de la cinemática es crear (diseñar) los movimientos deseados de los elementos mecánicos considerados, y luego calcular matemáticamente las posiciones, velocidades y aceleraciones que tales movimientos generarán sobre dichos elementos.

MECANISMOS Y MÁQUINAS.

MECANISMO: Sistema de elementos dispuestos para transmitir movimiento en un modo predeterminado. Ejemplos: sacapuntas de manivela, obturador de cámara fotográfica, reloj analógico, silla plegadiza, lámpara ajustable de escritorio y sombrilla.

MÁQUINA: Sistema de elementos dispuestos para transmitir movimiento y energía en un modo predeterminado. Ejemplos: batidora o mezcladora de alimentos, puerta de la bóveda de un banco, engranaje de transmisión de un automóvil y robot.

1.2. MÉTODOS PARA LA OBTENCIÓN DE VELOCIDADES Y ACELERACIONES.

1.2.1. MÉTODOS GRÁFICOS PARA LA OBTENCIÓN DE VELOCIDADES Y ACELERACIONES.

1.2.2. MÉTODOS ANALÍTICOS PARA LA OBTENCIÓN DE VELOCIDADES Y ACELERACIONES.

1.3. 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 (θ).

Figura 1 Un cuerpo rígido en un plano tiene tres GDL.

En el espacio se requiere de seis GDL: tres distancias (x,y,z) y tres ángulos ( ).

Se define cuerpo rígido o eslabón como aquel que no experimenta ninguna deformación.

1.4. 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 el cuerpo 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.

1.5. ESLABONES, JUNTAS Y CADENAS CINEMÁTICAS.

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:

ESLABÓN BINARIO el que tiene dos nodos.

ESLABÓN TERCIARIO el que tiene tres nodos.

ESLABÓN CUATERNARIO el que tiene cuatro nodos.

Figura 2 Eslabones de diferente orden.

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:

1. POR EL NÚMERO DE GRADOS DE LIBERTAD.

• Rotacional (1 GDL).

• Prismático (1 GDL).

• Helicoidal (1 GDL).

• Cilíndrico (2 GDL).

• Esférico (3 GDL).

• En un plano (3 GDL).

Tabla 1 Los seis pares inferiores.

Figura 3 Los seis pares inferiores.

2. POR EL TIPO DE CONTACTO ENTRE LOS ELEMENTOS.

• Unión completa o par cinemático inferior: contacto superficial.

Figura 4 Juntas completas de un GDL (pares inferiores).

• Unión media o par cinemático superior: contacto sobre una línea o un punto.

A las juntas con 2 GDL (pares superiores) se les llama semijuntas.

Figura 5 Semijuntas de rodamientos-deslizamiento de dos GDL (pares superiores).

3. POR EL TIPO DE CIERRE DE LA JUNTA.

• FORMA: Su forma permite la unión o el cierre.

• FUERZA: Requiere de una fuerza externa para mantenerse en contacto o cierre.

4. POR EL NÚMERO DE ESLABONES CONECTADOS U ORDEN DE LA JUNTA.

EL ORDEN DE UNA JUNTA: Es el número de eslabones conectados menos uno. Se necesitan dos eslabones para construir una junta simple; por lo tanto, la conexión más simple de dos eslabones tiene un orden igual a uno. A medida que se le agregan eslabones a la misma junta, aumenta el orden de ésta de uno en uno.

Figura 6 El orden de una junta es menor en uno que el numero de eslabones unidos.

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

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