Par Cinematico Grados De Libertad

Par cinemático y grados de libertad

cinemática

Indice

1. Introducción

2. Mecanismos y máquinas

3. Conceptos fundamentales de cinemática

4. Tipos De Movimiento

5. Eslabones, juntas y cadenas cinemáticas

6. Determinación del grado de libertad

7. Mecanismos y estructuras

8. La condición de Grashof

9. Consideraciones prácticas

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.

2. 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.

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 ().

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

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 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.

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:

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:

1) Por el número de grados de libertad.

- Rotacional 1 GDL

- Prismática o Deslizante 1 GDL

2) 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.

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.

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 realizar trabajo.

Manivela: Eslabón que efectúa una vuelta completa o revolución, y está pivotado a un elemento fijo.

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