Mecanismos

Taller aeronáutico

Mecanismos

Introducción:

En todo diseño de ingeniería mecánica es imprescindible conocer la cinemática del sistema pues siempre se necesitan saber las posiciones y a través de las velocidades, conocer las aceleraciones; para así calcular las fuerzas dinámicas puestas en juego debida a las masas.

Un mecanismo: Se puede definir como un dispositivo que transforma el movimiento según un esquema deseable y que desarrolla fuerzas de baja intensidad y transmite poca potencia. Ejemplo: Sombrilla, lámpara de escritorio.

Una máquina: Contiene mecanismos que están diseñados para proporcionar fuerzas significativas y transmitir potencia apreciable. Ejemplo: Un robot, juegos electromecánicos, torno, etc.

Grados de Libertad:

El grado de libertad (GDL) de un sistema es el número de parámetros independientes que se necesitan para definir unívocamente la posición de un sistema mecánico en el espacio en cualquier instante.

Así, un cuerpo rígido en el plano posee 3 grados de libertad. Por ejemplo: 2 longitudes y un ángulo.

Mecanismos y estructuras:

Los GDL de un ensamble predicen su carácter:

Si:

GDL es positivo: Mecanismo; y los eslabones tendrán movimiento relativo.

GDL = 0: Estructura; y no es posible ningún movimiento.

GDL es negativo: Estructura precargada; y no es posible ningún movimiento.

Ejemplos:

Sus elementos o eslabones característicos son:

1 – Bastidor: es el eslabona fijo.

2 – Manivela: eslabón que efectúa una revolución completa y esta pivotado a un elemento fijo.

3 – Biela: eslabón con movimiento complejo, y no está pivotado a un elemento fijo.

4 – Balancín: eslabón con rotación oscilatoria (vaivén) y pivotado a un elemento fijo a tierra.

Figuras

Variantes del cuadrilátero articulado plano

Inversiones del mecanismo manivela corredera

Son inversiones aquellos sistemas que se crean por la fijación de un eslabón diferente en la cadena cinemática

Condiciones límites del diseño

Generalmente, cuando se plantea un diseño, hay que evaluar su calidad, y esto se hace a través de la observación de dos de sus características:

a) Agarrotamiento

Se necesita comprobar que el eslabonamiento puede alcanzar todas las posiciones de diseño especificadas, sin encontrar una posición límite o de agarrotamiento. Dichas posiciones se determinan por la colinealidad de dos de los eslabones móviles.

En los balancines, la velocidad angular pasará por cero.

b) Ángulo de transmisión

Es el ángulo entre el eslabón de salida (4) y el acoplador (3). Es el valor absoluto del ángulo agudo y varía continuamente de un máximo a un mínimo en el eslabonamiento.

Es una medida de la calidad de transmisión de la fuerza y de velocidad en la junta.

Donde

 es el ángulo de transmisión

T2 el momento aplicado

F34 la fuerza transmitida de C a D

F34r componente radial

F34t componente tangencial

T4 Momento de salida

Lo ideal sería que toda la F34 produjera el momento de salida T4. Sin embargo solo la F34t origina momento en 4.

La F34r solo aumentará la fricción.

Por lo tanto el valor óptimo de  es 0º.

Si   45º  Fr  Ft

En el diseño se trata

...