Introd a La Teoria de m y m

Universidad Carlos III de MadridDepartamento de Ingeniería Mecánica 1

TEORÍA DE MECANISMOS

1.- INTRODUCCIÓN TMM


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


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”.


Definiciones

MECANISMO“Combinación de elementos de modo que

permitan conseguir determinados movimientos”


Definiciones

ESTRUCTURA“Combinación de cuerpos resistentes,

capaces de transmitir fuerzas o de portar cargas, pero cuyas partes no tienen movimiento relativo”.


Definiciones

PIEZA“Parte indivisible de un elemento o de un mecanismo”.


Definiciones

ELEMENTO O MIEMBRO“Parte de una máquina o mecanismo que posee movimiento relativo con cualquier otra”.


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.


Definiciones

PAR DE ELEMENTOS“Dos miembros contiguos de una máquina o

mecanismo, en contacto permanente, cuyo movimiento relativo les está permitido”.



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


Esquema general de un conjunto mecánico

SISTEMA

MOTRIZ

SISTEMA

TRANSMISOR

SISTEMA

RECEPTOR

SISTEMA DE SUSTENTACIÓN

MÁQUINA


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


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


Sistema Transmisor

TRANSMISIONESRígidas

EngranajesCilíndricosCónicoshiperbólicos

TrenesOrdinariosEpicicloidales

Ruedas de fricciónCilíndricasCónicashiperbólicas

TRANSMISIONESDeformables

CorreasPlanasTrapecialesdentadas

CadenasCables

OtrasMecanismos articuladosLevasEtc…


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


Sistema Transmisor

PORTADORES: Ejes, árbolesACOPLAMIENTOS

PermanentesFijos: Platos o bridas de manguitoMóviles

AxialRadialAngular

Temporales (embragues)Otros: hidráulicos, de seguridad, etc.


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:


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)


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)


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


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)


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)


Par esférico Par plano Par cilíndrico

Pares fundamentales inferiores

Contacto superficial

Pares superficiales o de segundo orden

(un punto del eslabón describe una superficie)


PARES ELEMENTALES DE LA CADENA CINEMÁTICA

DE MIEMBROSRÍGIDOS

DE MIEMBROSDEFORMABLES

PARESINFERIORES

PARESSUPERIORES

COJINETES (RODAMIENTOS)FRENOSEMBRAGUESCRUCETACUÑA TORNILLOLEVASTRINQUETESPALANCAS RODANTESENGRANAJES

ELÁSTICOS

FLEXIBLESCORREASCABLESCADENAS...

RESORTESBALLESTAS

MECANISMOSARTICULADOS

TRENES DEENGRANAJES

PLANOESPACIO


CADENA CINEMÁTICA


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


Par elemental

Par de segundo grado o superficialPar plano: describe un planoPar cilíndrico: describe un cilindroPar esférico: describe una esfera


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


Cadena cinemática

Agrupación de pares elementales

Cadena cinemática

Abierta

Cerrada


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.


Estructura Desmódromo

Cadena cinemática cerrada

MECANISMO:

Cadena cinemática con un miembro fijo (TIERRA)

Agrupación de pares elementales

NOTA: Mecanismo fundamental y sus inversiones.


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



Cuadrilátero articulado

Corredera con guía circular excéntrica



CéntricoTierra 1

Tierra 3

Máquinas alternativas o de émbolo

Mecanismo biela-manivela (I)

Cuadrilátero articulado degenerado

Una manivela se encuentra en el ∞.


Mecanismo de retorno rápido

Bomba de péndulo

Tierra 4

Tierra 2

Mecanismo biela-manivela (II)

Inversiones


Cuadrilátero articulado degenerado (I).

Tierra 1 Tierra 3

dos manivelas en el ∞.Genera una elipse de semiejes CA y CB


Cuadrilátero articulado degenerado (II).

Tierra 3

Tierra 2

Junta de Oldham



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.



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⋅ ⋅



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

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