6° maquinas mecanismos estructuras
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Máquinas mecanismos y
ESTRUCTURAS
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I. Máquinas
El ser humano siempre intenta realizar trabajos que sobrepasan su capacidad física
o intelectual, como por ejemplo: el mover rocas enormes, elevar coches para
repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, cortar árboles, etc. A fin de solucionar estos grandes retos, fueron creadas las máquinas que redujeran
el esfuerzo al realizar un trabajo.
Cualquier objeto puede llegar a convertirse en máquinacon sólo darle la utilidad adecuada. Por ejemplo, un palo
o vara en principio no es una máquina, sin embargo se
convierte en ella cuando se usa para mover un objeto.
1.1 Clasificación
Las máquinas se pueden clasificar en tres formas:
a) Según su complejidad: se subdividen en:
Máquinas sencillas: Como las pinzas de depilar, el balancín de un parque,
un cuchillo, un cortaúñas o una tranquera:
Máquinas complejas: Como el motor de un automóvil, etc.
La conjunto de aparatos combinados para recibir cierta forma de energía y
transformarla en otra más adecuada, o para producir un efecto determinado.
Diccionario de la Real Academia Española
Fuente:http://www.almuro.net/sitios/Mecanica/imagenes/coches/pontaic_fire
bird_coupe_2002.jpg
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Máquinas muy complejas: Como un cohete espacial, una excavadora, etc.
b) Según el número de tecnologías que la integran: Pueden ser
mecánicas (como la bicicleta) o electrónicas (como el computador); pero la
mayoría tienen diversos tipos de tecnología o energías como por ejemplo:
una excavadora dispone de elementos que pertenecen a la electricidad,
mecánica, electrónica, hidráulica, neumática, etc.
EJEMPLOS
Mecánicas Electrónicas
c) Según el número de pasos que necesitan para realizar su
trabajo : Se dividen en dos grandes grupos:
Máquinas Simples: solamente emplean un paso para realizar su trabajo
como la: rueda, palanca, polea, etc.
Máquinas Complejas: necesitan realizar varios trabajos encadenados parapoder funcionar correctamente.
Fuente:https://www.deere.com/common/media/images/product/backhoe_l
oaders/315sl/315sl_r4d072461_rrd_642x462.png
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1.2 Máquinas simples:
Una máquina simple es aquel artefacto que transforma un movimiento en otro
diferente gracias a una fuerza externa. Estas máquinas han existido desde la
antigüedad y han ido evolucionando hasta nuestros días.
EJEMPLOS
Pinzas Guillotina de papel
Las máquinas simples permiten a la persona generar una mayor fuerza y aplicarla de
forma eficaz. Las más conocidas son: palanca, plano inclinado, rueda, biela,
cremallera, excéntrica, leva, manivela y polea.
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: «la energía
ni se crea ni se destruye, solamente se transforma». Ejemplo:
Biela en bicicleta
"Las máquinas simples son mecanismos que transforman la fuerza aplicada en
ellos, en otra fuerza resultante, modificando la magnitud de la fuerza, su
dirección, la longitud de desplazamiento o la combinación de ellas".Fuente: http://www.roboticaescolar.com/
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1.3 Máquinas compuestas
Cuando no es posible resolver un problema mediante una máquina simple hay
que recurrir al empleo de una máquina compuesta.
En la actualidad, las máquinas empleadas son compuestas, y podemos citar
como ejemplos a: motor, impresora, bicicleta, máquina de coser, aspiradora, etc.
"Una máquina compuesta es una combinación de varias máquinas simples, de
forma que la salida de cada una de ellas se utiliza como entrada de la
siguiente hasta conseguir cubrir todas las fases necesarias.
Fuente: http://educalab.es/intef
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II. Mecanismos
Los mecanismos son elementos que permiten transmitir y transformar fuerzas y
movimientos desde un elemento motriz a un elemento receptor, permite al serhumano realizar trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo.
2.1 Mecanismos de transmisión del movimiento
Transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia producidos por un elemento
motriz (motor) a otro punto. Ejemplo: Polea, engranajes, junta de cardan, etc.
a) Juntas de cardan
Se usa para transmitir movimiento rotacional entre dos ejes. Ambos ejes
deben estar dispuestos uno a continuación del otro, pero no es necesario queestén totalmente alineados ya que puede haber un ángulo entre ellos. Consta
de una cruz formada por dos brazos perpendiculares. En cada uno de los
brazos se articula una horquilla fija en los extremos de cada eje. La cruz puede
moverse en las uniones con las horquillas.
Los mecanismos pueden ser las máquinas simples o las máquinas compuestas. Se
llama mecanismo al conjunto de elementos rígidos, móviles unos respecto de
otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones (pernos, uniones de
contacto, etc.
Fuente: Ámbito científico-tecnológico I (2014)
Consuelo Díaz / Francisco Guerra
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b) Poleas:
Son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado para facilitar el contacto
con cuerdas o correas. En la polea podemos distinguir tres partes: cuerpo,
cubo y garganta
La polea tiene dos fines, el cambiar la dirección de una fuerza mediante
cuerdas o transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro mediantecorreas. Los tipos de poleas son:
Polea de cable Polea de correa
c) Engranajes
Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de
un componente a otro dentro de una máquina. Un engranaje sirve para
transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas.Existen tres tipos de engranajes:
Engranaje cónico
Se interconectan para cambiar el
ángulo de rotación. Estos engranajes
también se conocen como piñón y
corona, o piñón y engranaje de anillo.
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Engranaje helicoidal
Una barra con un engrane helicoidal
hace girar una rueda colocada en el
ángulo adecuado. Sin embargo, la
rueda no hace girar el engranaje de
rosca. Este tipo de mecanismos
siempre reducen la velocidad y
aumentan la fuerza.
Engranaje recto
Los engranajes más sencillos son los
rectos. Se conectan en el mismo planoy transfieren energía entre dos barras
paralelas
2.2 Mecanismos de transformación del movimiento
Son aquellos que transforman un movimiento circular en rectilíneo, o viceversa.
Es necesario conocer el movimiento que tenemos (movimiento de entrada) y el
que queremos (movimiento de salida) para poder elegir el mecanismo más
adecuado. En el cuadro siguiente se ofrece una clasificación:
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III. Estructuras
La resistencia de una estructura no depende solamente de las propiedades del
material con el que está hecha, sino también de la disposición del conjunto deelementos que la forman.
3.1 Elementos
En cualquier estructura podemos encontrar uno o varios de los siguientes
elementos, encargados de proporcionarle la suficiente resistencia para soportar
las cargas a la que estará sometida:
Pilares
Elementos resistentes
dispuestos en posición
vertical, que soportan el
peso de los elementos que
se apoyan sobre ellos.
Cuando presentan forma
cilíndrica se les denomina
columnas.
Vigas
Elementos colocados
normalmente en posición
horizontal que soportan la
carga de la estructura y la
transmiten hacia los
pilares.
Arcos
Permite trasmitir las cargas
que soporta hacia los
elementos que sustentan la
estructura.
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Tubos
Presentan gran resistencia ya
que su geometría cilíndrica
permite un reparto equitativo
de las cargas sobre sus paredes.
Tirantes
Son cables, normalmente
constituidos por hilos de acero,
que dan rigidez y permiten
mejorar la resistencia de laestructura. Soportan bien los
esfuerzos que tienden a
estirarlos y pueden ser tensados
mediante tensores o trinquetes. Fuente: http://www.talleressanbernabe.com/
Triángulos
Es una forma geométrica
estable, que no se deforma ante
la presencia de fuerzas
externas.
3.2
TiposExisten dos tipos de estructuras: rígidas y flexibles. Una forma es rígida cuando
un objeto o conjunto de objetos que la conforma no cambia al ser estirada o
presionada, por ejemplo: sillas, los puentes y en la construcción de edificios.
Una estructura es flexible cuando al recibir alguna fuerza externa éste se estira
o deforma, por ejemplo: las cajas de cartón, etc.
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Veamos algunos ejemplos de estructura rígida y flexible utilizando las piezas
del kit de robótica
Estructuras rígidas y flexibles
Rígidas Flexibles
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Referencias bibliográficas
Díaz, C., y Guerra, F. (2014). Educación para adultos: Ámbito científicotecnológico I. España: Editex S.A.
Bueno, A (2010). Unidad didáctica “Control y Robótica”: Curso 3° ESO
versión 1.0. Recuperado de:http://www.portaleso.com/usuarios/Toni/Robot/unidad_4_robotica_v1_c.pdf
Jensen, N (2008), Máquinas simples y complejas. Learning A-ZRecuperado de: https://www.sciencea-z.com/content/samples/machines_3-4_nfbook_spanish_-_low.pdf
MecanESO (2006), Centro de Nacional de Información y ComunicaciónEducativa del Ministerio de Educación de España.Recuperado de http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/index.htm
ATA EPE (2009). De las máquinas simples a los mecanismos. ColombiaRecuperado de:http://www.roboticaescolar.com/uploads/4/9/9/4/49945679/metodologia_ata_epe_por_dino_segura.pdf
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