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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD JUÁREZ
MATERIA.
MECANISMOS
TEMA:
UNIDAD # 5
PROF.
GONZALO FLORES
ALUMNO.
MARCOS SANTIAGO DOMÍNGUEZ
FECHA DE ENTREGA
25 / NOVIEMBRE / 2012
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Objetivo.
El alumno comprenderá las aplicaciones y determinar de los resultados de los siguientes temas. Clasificación
de problemas en la síntesis de mecanismos, espaciamiento de los puntos de precisión (exactitud) para la
generación de funciones, diseño grafico y analítico de un mecanismos de cuatro barras articuladas como un
generador de funciones y para la guía de cuerpos, síntesis analítica empleando números complejos,
consideraciones prácticas en la síntesis de mecanismos y aplicación de software en la síntesis de mecanismos.
TEORÍA.
El problema inicial en el diseño de un sistema mecánico es, por consiguiente, la comprensión de su cinemática.
Cinemática es el estudio del movimiento, independientemente de las fuerzas que lo producen. De manera más
especifica, la cinemática es el estudio de la posición, el desplazamiento, la rotación, la rapidez, la velocidad y la
aceleración. El estudio del movimiento planetario u orbital
El diseño y el análisis son dos aspectos completamente distintos en el estudio de los sistemas mecánicos. El
concepto comprendido en el término "diseño" podría llamarse más correctamente síntesis, o sea, el proceso de
idear un patrón o método para lograr un propósito dado. Diseño es el proceso de establecer tamaños, formas,
composiciones de los materiales y disposiciones de las piezas de tal modo que la máquina resultante desempeñe
las tareas prescritas.
Es preciso tener siempre en mente que aunque la mayor parte de los esfuerzos realizados se dediquen al
análisis, la meta real es la síntesis, es decir, el diseño de una máquina o un sistema. El análisis es una simple
herramienta y, sin embargo, es tan vital que se usará inevitablemente como uno de los pasos en el proceso de
diseño.
ESPACIAMIENTO DE LOS PUNTOS DE PRECISIÓN (EXACTITUD) PARA LA GENERACIÓN DE
FUNCIONES
ESPACIAMIENTO DE CHEBYCHEV
Entre los puntos se presentarán desviaciones, conocidas con el nombre de errores estructurales. Uno de los
problemas del diseño de eslabonamiento consiste en seleccionar un conjunto de puntos de precisión para
utilizarlos en la síntesis, de tal modo que se minimice el error estructural.
El mejor espaciamiento de estos puntos es el llamado espaciamiento de Chebychev. Para n puntos en el
intervalo X0 ≤ X ≤ Xn+1 el espaciamiento Chebychev, según Freudensteín y. Sandor, es: en donde Xj son los
puntos de precisión.
Puntos de precisión
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Es posible especificar hasta cinco valores para Ø2, llamados puntos de precisión, y encontrar en ocasiones un
eslabonamiento que satisfaga la relación deseada para la función y luego seleccionar de dos a cinco puntos de
precisión a partir de la gráfica para utilizarlos en la síntesis.
Espaciamiento Chebychev (grafica)
Como ejemplo, supóngase que se desea idear un eslabonamiento para generar la función
y = x.8
Para el intervalo 1 ≤ x ≤ 3, usando tres puntos de precisión. Entonces, partiendo de la ecuación (l), los tres
valores de x son
X1 = ½ (1 + 3) – ½ (3 – 1) cos ∏ (2-1) / (2)(3)
X1 = 2- cos ∏ /6 = 1.134
X2 = 2- cos 3∏ /6 = 2
X3 = 2- cos 5∏ /6 = 2.866
Los valores correspondientes de y se encuentran basándose en la (b) y son
y1 = 1.106, y2 = 1.741, y3 = 2.32 2
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Espaciamiento de eslabonamiento de 4 barras
GENERACIÓN DE LA FUNCIÓN
Una clasificación importante de los problemas de síntesis que surge en el diseño de los eslabonamientos es la
llamada generación de la función.
Un ejemplo sencillo es el de sintetizar un eslabonamiento de cuatro barras para generar la función y = f (x). En
este caso, x representaría el movimiento de la manivela de entrada y el eslabonamiento se diseñaría de tal modo
que el movimiento del oscilador de salida sea una aproximación de la función y
Diseño grafico y analítico de un mecanismos de cuatro barras articuladas como un generador de funciones y
para la guía de cuerpos.
Por ejemplo los mecanismos biela-manivela-corredera y los mecanismos de leva y seguidor recíprocamente se
emplean para la generación de funciones lineal a angular o angular a lineal. El tren de válvulas de un motor de
combustión interna es un ejemplo de un mecanismo empleado para la generación de una función angular a
lineal.
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En la generación de trayectorias se requiere un mecanismo para guiar un punto (denominado punto
trazador). A lo largo de una trayectoria especifica
En la guía de cuerpos se especifican tanto la posición de un punto en un cuerpo móvil como la orientación
angular de este ultimo. Los mecanismos de leva y seguidor, los engranes sencillos, las bandas y poleas y
dispositivos similares no son capaces de proporcionar una guía general de cuerpos ya que los puntos en los
eslabones de estos mecanismos se mueven ya sea sobre un arco circular o a lo largo de una línea recta.
SÍNTESIS ANALÍTICA EMPLEANDO NÚMEROS COMPLEJOS
El estudio de los mecanismos planos articulados consistió en analizar el mecanismo, es decir, determinar el
movimiento de todos sus puntos (trayectorias y formas de ser recorridas), provocadas por las condiciones
cinemáticas de la barra conductora. Se conocen, por tanto, las dimensiones de los eslabones del mecanismo. El
problema inverso y que hay que abordar, necesariamente, a la hora de diseñar un mecanismo, se conoce con el
nombre de síntesis de mecanismos.
Por medio de la síntesis cinemática de mecanismos se trata de averiguar el mecanismo físico (dimensiones y
disposición de sus elementos) que engendra el movimiento predeterminado de un punto o de un conjunto de
puntos.
Los métodos de síntesis numérica seleccionados, para realizar una comprobación de su utilidad, son: ƒ La
síntesis utilizando la ecuación de Freudenstein, que permite establecer una relación entre la evolución angular
de la barra conductora y la conducida en un mecanismo de cuatro barras. ƒ La síntesis de Bloch que, aplicando
la técnica de los números complejos, permite dimensionar un cuadrilátero articulado a partir de la velocidad
angular y la aceleración angular de sus barras.
La síntesis de numérica de Freudenstein es una herramienta muy empleada en la síntesis de mecanismos de
cuatro barras.
CONSIDERACIONES PRÁCTICAS EN LA SÍNTESIS DE MECANISMOS
Junta de pasador simple Su configuración de perno a través de un hueco conduce a la captura de una película de
lubricante entre las superficies de contacto cilíndricas. Ejemplo: mecanismo limpiaparabrisas. Juntas de
corredera Estos elementos requieren una ranura o varilla rectas cuidadosamente maquinadas. Los cojinetes con
frecuencia se hacen ad hoc, aunque pueden conseguirse cojinetes de bolas lineales para sostener ejes templados.
La lubricación es difícil de mantener ya que el lubricante no es capturado por configuración y debe ser provisto
de nuevo al correr la junta.
Ejemplo: los pistones en los cilindros de un motor.
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SEMIJUNTAS
Experimentan aún más agudamente los problemas de lubricación de la corredera debido a que por lo general
tienen dos superficies curvadas de manera opuesta en contacto lineal, que tienden a expulsar la capa de
lubricante en la unión. Ejemplo: las válvulas de un motor que se abren y cierran por juntas de leva-seguidor
SÍNTESIS CUALITATIVA
Esto significa la creación de soluciones potenciales en ausencia de un algoritmo bien definido que configure o
pronostique la solución.
SÍNTESIS DE TIPO
Se refiere a la definición del tipo apropiado de mecanismo mejor adaptado al problema, y es una forma de
síntesis cualitativa.
SÍNTESIS CUANTITATIVA O ANALÍTICA Significa la generación de una o más soluciones de un tipo
particular que se sabe es adecuado para el problema, y para el cual está definido un algoritmo de síntesis.
SÍNTESIS DIMENSIONAL
Es la determinación de los tamaños (longitudes) de los eslabones necesarios para realizar los movimientos
deseados.
APLICACIÓN DE SOFTWARE EN LA SÍNTESIS DE MECANISMOS.
solidworks
SAM 6.1
MATLAB
Pasos para diseñar una polea en el software
Se selecciona un nuevo documento para inicia el diseño en solidworks
Figura # 1
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Figura # 4
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1. Seleccionar el croquis.
2. El plano.
3. Opciones de geometrías.
4. Trazar dos líneas en el origen como se muestra en numero 4.
5. Dibujar un círculo según las características del diseño.
6. Cota inteligente para determinar las dimensiones.
7. Recortar entidades.
8. Simetría de identidad.
9. Matriz lineal de croquis.
10. Trazar la polea con las dimensiones requeridas.
11. Se selecciona todas las líneas del croquis presionando la tecla ctrl, incluyendo la línea vertical.
12. Dar clik en simetría de identidad.
13. Dar clik en operaciones
14. Croquis definido.
15. Dar clik en revolución saliente / base.
16. Dar clik en si.
17. Se mostrara la polea
18. Dar clik en la palomita
19. Polea definida
El sistema de poleas y banda es una forma simple, barata y efectiva de transmitir movimiento entre dos ejes.
Normalmente los ejes son paralelos y giran en el mismo sentido, pero es posible, mediante el uso de bandas
planas, hacerlos girar en sentidos opuestos y con ciertas restricciones, también es posible transmitir entre ejes
colocados a 90°.
Este sistema ofrece flexibilidad en la distancia entre los centros de los ejes, su montaje no exige una alineación
tan precisa como otros sistemas, no requiere lubricación, requiere poco mantenimiento y la elasticidad de la
banda amortigua cargas pico y vibraciones torsionales. Se pueden emplear bandas con superficie de contacto
lisa (planas o de sección trapezoidal) que no generan ruido ni vibraciones o poleas y bandas dentadas para
evitar el deslizamiento.
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Poleas de análisis
Grafica de desplazamiento línea.
Grafica de desplazamiento podemos observar los intervalos en la cual la polea tiene un desplazamiento línea,
iba desde los 11.4 hasta 15.4 pulgadas.
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Grafica de velocidad lineal.
En la grafica de la velocidad lineal se observa que la velocidad es constante de tal manera solo se grafico una
línea recta
Grafica de la aceleración lineal
La aceleración es constante no cambia de tal manera solo es una línea recta.