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TEORÍA DE MECANISMOS
1.- INTRODUCCIÓN TMM
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PREVISIÓN Y NORMAS DE MONTAJEPROGRAMA DE MANTENIMIENTOENSAYOSREGLAMENTACIÓN
FABRICACIÓN (TALLA, ETC.)ACABADO SUPERFICIALAJUSTES, TOLERANCIAS, ETC.NORMALIZACIÓN
D) CONSTRUCCIÓN
EQUILIBRADOVIBRACIONESAISLAMIENTOSENSAYOS Y VERIFICACIONES
DimensionalesFuncionalesRuidos y vibraciones
EQUILIBRADO (Procedimiento)VIBRACIONESDESGASTE, CORROSIÓN Y FATIGA SUPERFICIAL
E) ENSAYO Y CORRECTO FUNCIONAMIENTO
ANÁLISIS DINÁMICOVolante, regulación, frenadoPREDIMENSIONADO DE ELEMENTOSB) DINÁMICO (PREDIMENSIONADO)
COEFICIENTES DE SEGURIDAD-TEORÍA DE FUSIBLES MECÁNICOS-DISEÑO DE CONJUNTO-SISTEMA DE SUSTENTACIÓN
Carcasa (Estanqueidad), Bancada, etc.SIST. LUBRICACIÓN Y REFRIGERACIÓN
COEFICIENTE DE SEGURIDADCÁLCULO, COMPROBACIÓN Y ELECCIÓN DE ELEMENTOSUNIONESREGÍMENES DE LUBRICACIÓN
C) CÁLCULO Y DISEÑO
SISTEMA RECEPTOR· Necesidades· Función· Características
SISTEMA MOTRIZ· Propiedades· Características
Sectores industriales, relacionados con T.M.M.
EXPRESIÓN GRÁFICAMECÁNICARESISTENCIAS PASIVASTEORÍA GENERAL DEL ENGRASE
MATERIALES· Análisis de deformaciones y tensiones· Características mecánicas· Ensayos mecánicos
0) CONOCIMIENTOS PREVIOSY FUNDAMENTOS TMM
MÉTODOS DE CÁLCULO ; ANALÍTICOS Y POR ORDENADOR
ANÁLISIS DE MECANISMOSSÍNTESIS DE MECANISMOS
CLASIFICACIÓN (Por pares cinemáticos)DESCRIPCIÓNA) CINEMÁTICO (DISEÑO INICIAL)
CONJUNTOELEMENTO/MIEMBRONIVELES
Teoría de Mecanismos
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Definiciones
MÁQUINA“Combinación de cuerpos resistentes,
unidos entre sí, con determinados movimientos relativos, que transmiten fuerzas desde una fuente de energía determinada hasta el lugar donde han de ser vencidas las resistencias”.
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Definiciones
MECANISMO“Combinación de elementos de modo que
permitan conseguir determinados movimientos”
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Definiciones
ESTRUCTURA“Combinación de cuerpos resistentes,
capaces de transmitir fuerzas o de portar cargas, pero cuyas partes no tienen movimiento relativo”.
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Definiciones
PIEZA“Parte indivisible de un elemento o de un mecanismo”.
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Definiciones
ELEMENTO O MIEMBRO“Parte de una máquina o mecanismo que posee movimiento relativo con cualquier otra”.
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Definiciones
Un miembro puede estar constituido por varias piezas independientes, pero solidarias entre sí en el montaje. En una máquina, el número de piezassupera en general al número de miembros de que consta.
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Definiciones
PAR DE ELEMENTOS“Dos miembros contiguos de una máquina o
mecanismo, en contacto permanente, cuyo movimiento relativo les está permitido”.
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Teoría de Mecanismos
TEORÍA DE MECANISMOS TEORÍA DE LAS ESTRUCURAS
TECNOLOGÍA MECÁNICA
ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE
MATERIALES
MECÁNICA:
INDUSTRIAL Y DEL SÓLIDO
MATERIALES EXPRESIÓN GRÁFICA
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
MÁQUINAS TÉRMICAS
DISEÑO DE
MÁQUINAS
FERROCARRILES Y AUTOMÓVILES
PROYECTOSMÁQUINAS HIDRÁULICAS
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Esquema general de un conjunto mecánico
SISTEMA
MOTRIZ
SISTEMA
TRANSMISOR
SISTEMA
RECEPTOR
SISTEMA DE SUSTENTACIÓN
MÁQUINA
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POTENCIA F·V , M·ω
• TRANSMISIÓN DE FUERZA F·VDE PAR M·ω
• TRANSMISIÓN DE POSICIÓN• TRANSMISIÓN DE POTENCIA• TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN
• APARATOS• RELOJES• REGULADORES
• ELEVACIÓN• TRANSPORTE• HERRAMIENTAS......
CLASIFICACIÓN POR TIPO DE MÁQUINA:
CLASIFICACIÓN POR SU UTILIZACIÓN:
Teoría de mecanismos
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Esquema general de un conjunto mecánico
S. Lubricación
S. Frenado
S. Refrigeración
SISTEMA DE SUSTENTACIÓNApoyos
Carcasa
Suspensión
Bancada
SOPORTE
AISLAMIENTO
S. Alimentación S. Regulación
S. Motriz S. Receptor
S. Estanqueidad
S. Transmisor
TRANSMISIONES
EJES ÁRBOLES
ACOPLAMIENTOS
Fundación
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Sistema Transmisor
TRANSMISIONESRígidas
EngranajesCilíndricosCónicoshiperbólicos
TrenesOrdinariosEpicicloidales
Ruedas de fricciónCilíndricasCónicashiperbólicas
TRANSMISIONESDeformables
CorreasPlanasTrapecialesdentadas
CadenasCables
OtrasMecanismos articuladosLevasEtc…
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TRANSMISIONESRÍGIDAS• ENGRANAJES
• RUEDAS DE FRICCIÓN• TRENES DE ENGRANAJES• HUSILLO - TUERCA• ESLABONAMIENTOS ARTICULADOS• LEVAS, EXCÉNTRICAS, TRINQUETES
CILÍNDRICOSCÓNICOSHIPERBÓLICOS SINFÍN CORONA
HIPOIDES
ORDINARIOSEPICICLOIDALES
FLEXIBLES• CORREAS• CADENAS• CABLES
PORTADORESEJES - ÁRBOLES
CONECTORESPERMANENTES O ACOPLAMIENTOS• RÍGIDOS• ELÁSTICOS• COMPENSADORES
TEMPORALES O EMBRAGUES• CONEXIÓN INSTANTÁNEA• CONEXIÓN PROGRESIVA
SISTEMA
RECEPTOR
SISTEMA
MOTOR
Teoría de Máquinas y Mecanismos
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Sistema Transmisor
PORTADORES: Ejes, árbolesACOPLAMIENTOS
PermanentesFijos: Platos o bridas de manguitoMóviles
AxialRadialAngular
Temporales (embragues)Otros: hidráulicos, de seguridad, etc.
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Par elemental
Dos miembros contiguos
En contacto
Con movimiento relativo
1.- “De cierre de forma “: el contacto está asegurado por la
forma de los dos miembros del par (cilindro-émbolo)
Clasificación de cierres:
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Par elemental
Leva: 2
Varilla: 3
2.- “Cierre de fuerza“:
el contacto está asegurado por la fuerza que ejerce un elemento
elástico interpuesto (leva-válvula)
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Par elemental
3.- “Cierre de enlace“
Rueda dentada: 2
Rueda dentada: 3
el contacto está asegurado por medio de otro miembro del mismo mecanismo (engrane de dos ruedas
dentadas)
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Par elemental. Clasificación de cierres
PAR ELEMENTAL
Polea: 2
Correa: 3
PAR ELEMENTAL
Polea: 2
Polea: 4
PAR ELEMENTAL
Émbolo: 2
Émbolo: 4
CIERRE DE FUERZA CIERRE DE ENLACE CIERRE DE ENLACE
“Cinemática y dinámica de Máquinas” A. de Lamadrid, A. de Corral, UPM, Madrid 1992
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Par elemental
Clasificación según el número de barras o miembros (orden del par o de la junta):
Par binario: par formado por dos barrasPar ternario: par de tres barrasPar P-ario: par formado por P barras
Clasificación según la superficie de contactoPar superior (de contacto lineal o puntual)Par inferior (de contacto superficial)
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Par prismático o de traslación
Par de rotación o de revolución
Par helicoidal o de tornillo
Pares fundamentales inferiores
Contacto superficial
Pares de primer orden
(un punto del eslabón describe una curva)
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Par esférico Par plano Par cilíndrico
Pares fundamentales inferiores
Contacto superficial
Pares superficiales o de segundo orden
(un punto del eslabón describe una superficie)
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PARES ELEMENTALES DE LA CADENA CINEMÁTICA
DE MIEMBROSRÍGIDOS
DE MIEMBROSDEFORMABLES
PARESINFERIORES
PARESSUPERIORES
COJINETES (RODAMIENTOS)FRENOSEMBRAGUESCRUCETACUÑA TORNILLOLEVASTRINQUETESPALANCAS RODANTESENGRANAJES
ELÁSTICOS
FLEXIBLESCORREASCABLESCADENAS...
RESORTESBALLESTAS
MECANISMOSARTICULADOS
TRENES DEENGRANAJES
PLANOESPACIO
Teoría de Mecanismos
CADENA CINEMÁTICA
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Par elemental
Clasificación según el movimiento relativo entre sus puntos
Par de primer grado o linealPar prismático: describe una línea rectaPar de rotación: el punto describe una circunferenciaPar helicoidal: describe una hélice
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Par elemental
Par de segundo grado o superficialPar plano: describe un planoPar cilíndrico: describe un cilindroPar esférico: describe una esfera
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Par elemental
Par de tercer grado o espacial
Clasificación según el tipo de rozamiento entre las dos piezas
Par con deslizamiento: cilindro-pistónPar de rodadura: rueda-carrilPar con pivotamiento: quicio-quicionera
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Cadena cinemática
Agrupación de pares elementales
Cadena cinemática
Abierta
Cerrada
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1er grado
“lineal” (�)
2º grado
“superficial” (� �)
3er grado
“espacial”
(� � �)
P
Cadena cinemática abierta
Movilidad de un mecanismo:
• Punto P ligado a un miembro del par.
• Estudiamos el movimiento respecto a otro miembro del par.
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Estructura Desmódromo
Cadena cinemática cerrada
MECANISMO:
Cadena cinemática con un miembro fijo (TIERRA)
Agrupación de pares elementales
NOTA: Mecanismo fundamental y sus inversiones.
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2-1
1-32-3
1-2
2-3
3-1
Cadenas cinemáticas con tres pares inferiores
3 pares de traslación o 3 pares prismáticos
1 par de rotación +1 par de traslación +
1 par helicoidal
“Cinemática y dinámica de Máquinas” A. de Lamadrid, A. de Corral, UPM, Madrid 1992
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Cuadrilátero articulado
Corredera con guía circular excéntrica
“Cinemática y dinámica de Máquinas” A. de Lamadrid, A. de Corral, UPM, Madrid 1992
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CéntricoTierra 1
Tierra 3
Máquinas alternativas o de émbolo
Mecanismo biela-manivela (I)
Cuadrilátero articulado degenerado
Una manivela se encuentra en el ∞.
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Mecanismo de retorno rápido
Bomba de péndulo
Tierra 4
Tierra 2
Mecanismo biela-manivela (II)
Inversiones
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Cuadrilátero articulado degenerado (I).
Tierra 1 Tierra 3
dos manivelas en el ∞.Genera una elipse de semiejes CA y CB
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Cuadrilátero articulado degenerado (II).
Tierra 3
Tierra 2
Junta de Oldham
“Cinemática y dinámica de Máquinas” A. de Lamadrid, A. de Corral, UPM, Madrid 1992
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Número de grados de libertad
Número mínimo de parámetros independientes necesarios para definir la configuración geométrica de un sistema en el espacio.Mecanismo en el espacio: 6 gdl
3 traslación 3 de rotación.
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Número de grados de libertad
CRITERIO DE GRÜBLER (GRUEBLER)
Si G>1 mecanismo G- GDL.Si G=1 mecanismo desmodrómico. Si G=0 estructura estáticamente determinada.Si G<0 estructura hiperestática.
f1: nº pares 1gdl, f2: nº pares 2gdl
( ) 1 2G = 3 N-1 -2 f - f⋅ ⋅
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Número de grados de libertad
CRITERIO DE RESTRICCIÓN
J Número de nudos del mecanismoNº de barras con 2 pares cinemáticos de 1 gdlNº de barras con 3 pares cinemáticos de 1 gdl
…..Nº de barras con K pares cinemáticos de 1 gdl
( ) ( )2 3 4 kG = 2 J- 3 - n + 3 n + 5 n + + 2 K- 3 n⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⎡ ⎤⎣ ⎦
2n3n
nk