42332314 sintesis de mecanismos

M.I. Lisseth Rivera Aguirre

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ANÁLISIS Y SÍNTESIS DE MECANISMOS

UNIDAD I

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

Objetivo Educacional: Determinará en forma gráfica y analítica las leyes de movimientos

de cualquier eslabón que componen un mecanismo.

1.1 Introducción.

1.2 Conceptos básicos.

1.3 Tipos de movimiento.

1.4 Grados de libertad –Movilidad (criterio de Kutzbach).

1.5 Inversión cinemática (ley de Grashof).

Actividades de aprendizaje.

• Investigar y documentar en el cuadernillo de actividades la importancia y las

aplicaciones que tienen los mecanismos en diferentes sistemas mecánicos y

maquinaria electromecánica. (Mínimo 5 casos)

• Resolver cuestionario adjunto.

• Investigar en que consiste la teoría de Freudenstein.


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UNIDAD I

PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

1.1 Introducción.


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1.2 Conceptos básicos.


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1.3 Tipos de movimiento.


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1.4 Grados de libertad –Movilidad (criterio de Kutzbach).


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1.5 Inversión cinemática (ley de Grashof).


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CUESTIONARIO

Defina los siguientes términos:

Cinemática.

Eslabón.

Desplazamiento.

Velocidad,

Aceleración.

Ciclo.

Fase de movimiento.

Centro instantáneo.

Describa las diferencias entre análisis y síntesis.

Defina máquina, estructura y mecanismo y mencione la diferencia entre ellos.

¿Qué es la movilidad de un mecanismo?

¿Cuál es la diferencia entre un mecanismo coplanar y un mecanismo espacial?

¿Qué se requiere para determinar la cinemática de un mecanismo?


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TAREA

TEOREMA DE FREUDENSTEIN


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FORMULARIO


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PROBLEMAS CLASE

1.- Si la velocidad angular del eslabón 2 es de 20 rad/min. a) Calcúlese la velocidad

angular del eslabón 3 para los casos mostrados. b) Calcular los ángulos máximo y

mínimo que el seguidor forma con la horizontal.


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2.- Para el mecanismo mostrado en la figura, determine W4 y Vb.

O2A= 4 PLG.

O4B=5 PLG.

W2=100 rad/s.

(antihorario)


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3.- Hallar la movilidad de los sistemas mostrados.


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4.- Determinar el tipo de mecanismo utilizando la ley de Grashoff.

Eslabón 1= 47 cm.

Eslabón 2= 19 cm.

Eslabón 3= 46 cm.

Eslabón 4= 25 cm.


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5.- Hallar el ángulo de barrido α del siguiente mecanismo:

Eslabón 1= 47 cm.

Eslabón 2= 19 cm.

Eslabón 3= 46 cm.

Eslabón 4= 25 cm.


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6.- Calcular los ángulos de transmisión γ máximo y mínimo.

Eslabón 1= 47 cm.

Eslabón 2= 19 cm.

Eslabón 3= 46 cm.

Eslabón 4= 25 cm.


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7.- Para el mecanismo de cuatro barras mostrado en la figura, con un ϴ2= 60°, encuentre el

ángulo de transmisión γ y el ángulo de salida ϴ4.


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NOTAS CLASE


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NOTAS CLASE


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NOTAS CLASE


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NOTAS CLASE


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UNIDAD II

MECANISMOS ARTICULADOS

Objetivo Educacional: Determinará y analizará la posición, desplazamiento, velocidad y

aceleración de cualquier mecanismo coplanar. Identificará las juntas universales y sus

aplicaciones.

2.1 Análisis de posición de mecanismos

articulados mediante ecuaciones de cierre.

2.2 Análisis de velocidad y aceleración

relativa de partículas en un eslabón

común.

2.2.1 Mecanismo biela – manivela –

corredera.

2.2.1.1 Inversión del mecanismo

2.2.1.2 Mecanismo centrado.

2.2.1.3 Mecanismo descentrado.

2.2.2 Mecanismo de Yugo Escocés.

2.2.3 Pantógrafo.

2.3 Análisis de velocidad y aceleración

relativa de partículas. coincidentes en

eslabones distintos.

2.3.1 Mecanismo de limadura.

2.3.2 Mecanismo Whitworth.

2.4 Análisis de velocidad y aceleración de

mecanismos intermitentes.

2.4.1 Mecanismo Ginebrino (de

movimiento lineal).

2.4.2 Mecanismo de trinquete.

2.4.3 Mecanismo de Ginebra.

2.5 Juntas universales.


Determinar la posición de mecanismos articulados aplicando las ecuaciones de cierre.

Analizar el movimiento, velocidad y aceleración relativa de mecanismos con partículas en

eslabones comunes.

Investigar las características del Yugo Escocés y del Pantógrafo.

Resolver cuestionario adjunto.

Actividad Identificación de mecanismos.

Elaborar un prototipo didáctico de los mecanismos.


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2.1 Análisis de posición de mecanismos articulados mediante ecuaciones

de cierre.


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2.2 Análisis de velocidad y aceleración relativa de partículas en un

eslabón común.

2.2.1 Mecanismo biela – manivela –corredera.


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2.2.1.1 Inversión del mecanismo

2.2.1.2 Mecanismo descentrado.


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2.3 Análisis de velocidad y aceleración relativa de partículas coincidentes

en eslabones distintos.

2.3.1 Mecanismo de limadora.


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2.3.2 Mecanismo Whitworth.

2.4 Análisis de velocidad y aceleración de mecanismos intermitentes.

2.4.1 Mecanismo de trinquete.


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2.4.2 Mecanismo de Ginebra.


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TAREA

CARACTERÍSTICAS DEL YUGO ESCOCÉS Y DEL PANTÓGRAFO


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CUESTIONARIO

¿A qué se le llaman “puntos muertos” en un mecanismo de cuatro barras, qué problemas

ocasionan y cómo se evitan?

¿En qué momento un mecanismo de cuatro barras tiene una posición de volquete?

¿De qué depende la razón de tiempos de un mecanismo?

¿Cuándo se utiliza un mecanismo de retorno rápido?

Describa los diferentes tipos de juntas:

TTiippooss ccoommuunneess ddee jjuunnttaass eennccoonnttrraaddaass eenn mmeeccaanniissmmooss ppllaannaarreess..

Tipo Forma física Representación

esquemática Grados de libertad

Revolute

Prismatic

Cam or gear

Rolling contact


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ACTIVIDAD

IDENTIFICACIÓN DE MECANISMOS


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FORMULARIO


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PROBLEMAS CLASE

1.- Para el mecanismo de eslabón de arrastre mostrado en la figura considere O2A= 76.2

mm, AB= 102mm y O4B= 127mm, ¿Cuál puede ser la longitud máxima de O2O4 para la

operación correcta del eslabón?


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2.- La rueda del mecanismo corredera-cigüeñal gira en sentido antihorario de manera

constante a 10 rad/s. determinar la velocidad VB de la corredera y la velocidad angular WAB

de la biela AB del cigüeñal cuando ϴ=60°.


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3.- En el instante representado en la figura, la corredera A se está moviendo hacia la

derecha a 3 m/s. Determinar la velocidad angular WAB del brazo y la velocidad VB de la

corredera B.


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4.- En el mecanismo de la figura el brazo AB gira en sentido horario con una frecuencia

constante de 6 rpm mientras el pasador P se mueve hacia afuera a lo largo de una guía

radial practicada en el disco giratorio de manera constante a 25 mm/s. En el instante

representado por r= 7.5 cm, w= 12 rpm, α=0.1 rad/s2, ambas en sentido horario. Determinar

la velocidad y aceleración absoluta del pasador P en ese instante.


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5.- Si el eslabón 2 del Yugo escocés mostrado en la figura gira a 100 r.p.m. Determine la

velocidad y aceleración máxima del eslabón 4 si su carrera es de 100mm.


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6.- Para el mecanismo manivela-biela-corredera descentrado mostrado en la figura, calcule:

a) La longitud de la carrera r. b) La distancia O2B cuando la corredera está en su posición

extrema izquierda. c) La relación de tiempos de la carrera de trabajo a la carrera de retorno.


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7.- Para el mecanismo mostrado en la figura, encuéntrese las posiciones angulares del

eslabón 2 cuando el eslabón 4 está en la posición mostrada. Asegúrese de considerar ambos

cierres del mecanismo.


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8.- Una junta de Hook conecta dos flechas a un ángulo de 135° (β=45°) como se muestra en

la figura. Si la velocidad angular de la flecha motriz es constante 100 r.p.m. Calcule la

velocidad máxima y mínima de la flecha movida.


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NOTAS CLASE


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NOTAS CLASE


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UNIDAD III

LEVAS

Objetivo Educacional: Diseñará el perfil de las levas de acuerdo a los movimientos

requeridos por los seguidores.

3.1 Nomenclatura, clasificación y aplicaciones de los diferentes tipos de levas.

3.2 Diagramas de desplazamiento.

3.3 Diseño analítico y gráfico de levas de disco.

3.3.1 Leva con seguidor radial (seguidor de punta, de cara plana, de carretilla).

3.3.2 Leva con seguidor descentrado (seguidor de punta, de cara plana, de carretilla).

3.3.3 Leva con seguidor de movimiento oscilante (seguidor de cara plana, de carretilla).

3.4 Análisis con software.


Identificar cualquier tipo de leva y seguidor, clasificando el mecanismo de acuerdo

a su movimiento.

Trazar los diagramas de desplazamiento de acuerdo a las condiciones de

movimiento de los seguidores.

Diseñar el perfil de la leva a partir del diagrama de desplazamiento.

Investigar en que consiste el método de KLOOMOK Y MUFFLEY.

Resolver cuestionario adjunto.


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3.1 Nomenclatura, clasificación y aplicaciones de los diferentes tipos de

levas.


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3.2 Diagramas de desplazamiento.


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3.3 Diseño analítico y gráfico de levas de disco.


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CUESTIONARIO

Defina los siguientes términos:

Leva.

Seguidor.

Ángulo de presión.

Mencione las características de una leva con seguidor radial.

Mencione las características de una leva con seguidor descentrado.

Mencione las características de una leva con seguidor de movimiento oscilante.


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TAREA

MÉTODO DE KLOOMOK Y MUFFLEY


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FORMULARIO


73

PROBLEMAS CLASE

1.- Una leva de disco gira en sentido horario conduciendo un seguidor radial de cara plana

a través de un desplazamiento total de 38.1 mm con los levantes a continuación mostrados.

Trace el perfil de la leva utilizando un radio mínimo de 25.4mm. Determine la longitud de

la cara del seguidor (simétrica). Después de que la longitud haya sido encontrada, agregue

3.175 mm (1/8”) a cada extremo para asegurar un contacto apropiado.

Grados

(ϴ)

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

Longitud

(mm) 0 3 9 19 29 36 38 36 29 19 9 3 0


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2.- Un seguidor de rodillo radial se mueve a través de un desplazamiento total de 0.8 plg

con M.A.S. mientras la leva gira 45°, el seguidor descansa por 30° y luego regresa con

movimiento cicloidal en 95°. Haga un chequeo de la leva contra picos o muescas si el radio

del rodillo es de 0.5 plg y el radio mínimo Ro de la superficie de paso es 2 plg.


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NOTAS CLASE


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NOTAS CLASE


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NOTAS CLASE


78

NOTAS CLASE


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UNIDAD IV

ENGRANES

Objetivo Educacional : Determinará la relación de velocidades de los diferentes trenes de

engranajes

4.1 Terminología, clasificación y aplicaciones de los engranes.

4.1.1 Engranes rectos.

4.1.2 Engranes cónicos.

4.1.3 Engranes helicoidales.

4.1.4 Engranes de piñón y cremallera.

4.2 Ley fundamental del engranaje.

4.3 Análisis cinemático de trenes de engranajes.

4.3.1 Trenes de engranajes simples.

4.3.2 Trenes de engranajes planetarios.


• Explicar los conceptos fundamentales, clasificación y aplicaciones delos engranes.

• Explicar la ley fundamental del engranaje.

• Determinar la relación de velocidad y aceleración de los trenes de engranajes

simples y planetarios.

• Resolver cuestionario adjunto.


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4.1 Terminología, clasificación y aplicaciones de los engranes.


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4.2 Ley fundamental del engranaje.


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4.3 Análisis cinemático de trenes de engranajes.


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4.3.1 Trenes de engranajes simples.


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4.3.2 Trenes de engranajes planetarios.


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CUESTIONARIO

¿Cuáles son las ventajas de una transmisión de engranajes sobre una rueda de fricción?

Explique los siguientes términos en su aplicación con las ruedas dentadas:

Circunferencia primitiva.

Paso diferencial.

Paso diametral.

Punto primitivo.

¿Qué es la tolerancia de los dientes de engranes?

¿Qué es el arco de acción?

¿Cuál es la diferencia entre en ángulo de acceso y de receso?

Elabore un boceto de los tres tipos de engranes empleados para conectar flechas

paralelas.

¿Cuáles son los 2 tipos de engranes que se utilizan cuando se cruzan los árboles?


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PROBLEMAS CLASE

1.- Si se extienden las involutas que forman el contorno del diente de un engrane estas se

interceptan y el diente se aguza. Determine el radio a que ocurre esto para un diente con un

espesor de 0.262 plg a un radio de 4 plg y un ángulo de presión de 20°.


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2.- El espesor de un diente de un engrane se involuta es de 0.196 plg a un radio de 2 plg y

un ángulo de presión de 20°. Calcule el espesor del diente en el círculo de base.


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3.- Un piñón con un radio de paso de 1.5 plg mueve una cremallera. El ángulo de presión es

de 14.5°. Calcule el máximo adendo posible para la cremallera sin que haya interferencia

de involuta en el piñón.


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4.- Un piñón de 30 dientes cortado con una fresadora de paso 6 y 25° mueve una

cremallera. Calcule la longitud de acción y la relación de contacto.


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5.- Para un ángulo de presión de 22.5 en el sistema de profundidad total, calcule el número

mínimo de dientes de un piñón para que se acople con una cremallera sin que haya

interferencia de involuta. Calcule también el número de dientes en un piñón para que se

acople con un engrane de igual tamaño sin que haya interferencia de involuta.


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6.- En una transmisión mediante engranes propuesta dos engranes rectos estándar (de paso

diametral igual a 16) con 36 y 100 dientes respectivamente, se acoplan a la distancia

estándar entre centros. Se decide reemplazar estos engranes rectos con engranes

helicoidales que tengan un ángulo de hélice de 22° y el mismo número de dientes.

Determine el cambio que se requiere en la distancia entre centros si los engranes

helicoidales se cortan (a) con una fresa de paso 16 y 20°, (b) con un cortador Fellows de

paso 16 y 20°.


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7.- Un par de engranes helicoidales para flechas paralelas se van a cortar con una fresa de

paso 8 y 25°. El ángulo de hélice debe ser de 20° y la distancia entre centros debe estar

entre 6.00 y 6.25plg. La relación de velocidades angulares se debe aproximar tanto como

sea posible a 2:1. Calcule el paso circular y el paso diametral en el plano de rotación.

Determine los números de dientes, los diámetros de paso y la distancia entre centros que

satisfagan las condiciones anteriores.


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8.- Dos flechas cruzadas se van a conectar mediante engranes helicoidales. La relación de

velocidades angulares debe ser de 1 ½ :1 y la distancia entre centros de 8.50 pulg. Si se

tiene un engrane de un trabajo anterior que tiene 30 dientes, un ángulo de hélice de 30° y un

paso diametral normal de 5, calcule el ángulo entre flechas que se debe emplear. Considere

que ambos engranes tienen el mismo sentido y que el engrane de 30 dientes es el piñón.


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9.- Un gusano de cuatro cuerdas mueve un engrane de 40 dientes con un diámetro de paso

de 7.64 plg y un ángulo de hélice de 20°.Si las flechas son perpendiculares, calcule el

avance y el diámetro del paso del gusano.


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10.- Un gusano de 5 cuerdas mueve un engrane de 33 dientes con un ángulo entre flechas

de 90°. La distancia entre centros es de 2.75 plg y el ángulo de avance 20°|. Calcule los

diámetros de paso, el avance y el paso axial del gusano.


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NOTAS CLASE


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NOTAS CLASE


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UNIDAD V

INTRODUCCIÓN A LA SÍNTESIS DE MECANISMOS

Objetivo Educacional: Determinará las proporciones de un mecanismo que reproduzca un

movimiento deseado, mediante la síntesis cinemática.

5.1 Clasificación de problemas en síntesis cinemática.

5.2 Espaciamiento de los puntos de exactitud para la generación de funciones.

5.3 Diseño analítico y gráfico de un mecanismo de cuatro barras como generación de

funciones.

5.4 Diseño analítico y gráfico de un mecanismo de cuatro barras para la guía de cuerpos.

5.5 Síntesis analítica empleando números complejos.

5.6 Diseño de un mecanismo de cuatro barras como generador de trayectorias.

5.7 Consideraciones prácticas en síntesis de mecanismos.


• Diseñar un mecanismo de cuatro barras articuladas como un generador de

funciones, en forma analítica.

• Realizar la síntesis analítica de un mecanismo, mediante software.


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5.1 Clasificación de problemas en síntesis cinemática.


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NOTAS CLASE


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NOTAS CLASE


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42332314 sintesis de mecanismos

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