Principios Fundamentales

UNIDAD 1 PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

1.1 Introducción al análisis de mecanismos

Se llama mecanismo a un conjunto de sólidos resistentes, móviles unos respecto de otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones, llamadas pares cinemáticos (pernos, uniones de contacto, pasadores, etc.), cuyo propósito es la transmisión de las máquinas reales, y de su estudio se ocupa la Teoría de mecanismos

Basándose en principios del álgebra lineal y física, se crean esqueletos vectoriales, con los cuales se forman sistemas de ecuaciones. A diferencia de un problema de cinemática o dinámica básico, un mecanismo no se considera como una masa puntual y, debido a que los elementos que conforman a un mecanismo presentan combinaciones de movimientos relativos de rotación y traslación, es necesario tomar en cuenta conceptos como centro de gravedad, momento de inercia, velocidad angular, etc.

La mayoría de veces un mecanismo puede ser analizado utilizando un enfoque bidimensional, lo que reduce el mecanismo a un plano.

En mecanismos más complejos y, por lo tanto, más realistas, es necesario utilizar un análisis espacial.

El análisis de un mecanismo se refiere a encontrar las velocidades, aceleraciones y fuerzas en diferentes partes del mismo conocido el movimiento de otra parte. En función del objetivo del análisis pueden emplearse diversos métodos para determinar las magnitudes de interés entre ellos:

Método de la aceleración relativa

Método de la velocidad relativa

Análisis dinámico

Teoría de control

1.2 La Tecnología amplia el potencial humano

1.3 Conceptos básico

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.

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.

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.

1.3.1. Introducción al análisis topológicos

Antes de saber de qué trata la topología de mecanismos debemos entender la definición de topología, la cual se define como la rama de las matemáticas dedicada al estudio de aquellas propiedades de los cuerpos geométricos que permanecen inalteradas por transformaciones continuas. La Topología se interesa por conceptos como proximidad, número de agujeros, el tipo de consistencia (o textura) que presenta un objeto, comparar objetos y clasificar, entre otros múltiples atributos.

El estudio topológico de los mecanismos engloba los aspectos relativos a su configuración geométrica y las consecuencias que de ella pueden derivarse. De esta forma el estudio topológico de mecanismos comprende el análisis de las formas de sus elementos componentes, el numero de estos, las uniones entre ellos, los tipos de movimientos que estos pueden efectuar, las leyes por las que se rigen, etcétera.

1.3.2. Conceptos de pieza, miembro, par, cadena cinemática, mecanismo y maquina.

PIEZA.- es una pedazo de algo o elemento que forma parte de una cosa y tiene una función determinada

MIEMBRO.- cada una de las partes móviles que constituyen el mecanismo; un elemento fijo es aquel que no puede moverse; normalmente, los elementos se consideran sólidos rígidos.

PAR.- la forma de conexión unión de dos elementos de un mecanismo. Permite algunos movimientos y restringe otros

CADENA CINEMATICA.- se define como un ensamble de eslabones y juntas interconectados de modo que proporciones un movimiento de salida controlado con respuesta a un movimiento de entrada proporcionado.

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.

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

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