Apuntes mecanismos

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UNIDAD I: CONCEPTOS GENERALES

NOTA: el orden de los temas y la numeración de estos va de acuerdo con lo establecido en el programa oficial de la asignatura de Mecanismos.

1.1 DEFINICIONES BÁSICAS.

• Cinemática. Es la parte de la mecánica que estudia el movimiento de las partículas y de los cuerpos, sin considerar las causas que lo producen. Este estudio del movimiento involucra la posición, la velocidad y la aceleración.

• Diseño cinemático. Es el diseño de los elementos de un mecanismo, y del propio mecanismo, que está basado en los requerimientos de movimiento, sin considerar las fuerzas que se producen sobre cada elemento ni la resistencia de los materiales.

• Mecanismo. Es la combinación de varios cuerpos (rígidos y/o deformables), llamados elementos o eslabones, que están agrupados e interconectados de tal manera que existe movimiento relativo entre ellos, pero además uno de estos elementos debe mantenerse fijo.

• Máquina. Es un mecanismo o conjunto de mecanismos que transmiten fuerzas desde una fuente de energía inicial hasta un punto final donde hay una resistencia por vencer, utilizando algún tipo de movimiento.

• Ciclo. Es la secuencia continua de todas las posiciones que puede tomar un mecanismo al moverse, partiendo de una posición inicial cualquiera y terminando en esa misma posición.

• Periodo. Es el tiempo necesario para que un mecanismo realice un ciclo completo.

• Fase de movimiento. Es cualquier posición de un mecanismo dentro de su ciclo de movimiento.

• Fase crítica. Es la fase (posición) que tiene un mecanismo, donde se producen características cinemáticas muy específicas. Hay fases críticas de posición, de velocidad y de aceleración. En el caso de las fases críticas de posición, las más importantes son las fases de bloqueo, donde el mecanismo se traba, aunque sea instantáneamente. Más adelante, para mecanismos específicos, se indicarán sus fases de bloqueo.

• Eslabón. Es el nombre que se le da, en forma general, a las piezas o elementos que conforman un mecanismo. Algunos eslabones tienen su nombre propio, debido a ciertas características, por ejemplo:

• Barra. Es un eslabón de forma alargada. Generalmente en sus extremos se conecta con otros eslabones. Cuando un eslabón está conectado a otros sólo en dos puntos se le puede llamar barra, aunque tenga cualquier forma (placa o cuerpo), ya que se puede sustituir por una barra. Se representa por “B”.
• Placa. Es un cuerpo generalmente plano, de cualquier forma, que en dos o más puntos se conecta con otros eslabones. Si tiene tres o más puntos de conexión, se puede sustituir la placa por una armadura formada por barras que conectarían a cada dos puntos.
• Corredera. Es un cuerpo que desliza respecto a otro, llamado guía. Se representa por “C”. La corredera puede deslizar sobre la guía, deslizar dentro de la guía (es lo más común) o que la guía pase por dentro de la corredera, en este caso a la corredera se le puede llamar collarín. Si la guía no se mueve, tenemos una corredera con guía fija, y el movimiento que se produce es de traslación y se llama deslizamiento absoluto. Si la guía está en movimiento, tenemos una corredera con guía móvil, y el movimiento que se produce se llama deslizamiento relativo. También se puede dar el caso de que la corredera en lugar de deslizar ruede, o también que deslice y ruede. Si la corredera puede rodar se representa por “Cc”.
• Manivela. Generalmente es una barra, con movimiento de rotación alrededor de un apoyo fijo y que, en la mayoría de los casos, da vueltas completas. Físicamente puede ser una placa de cualquier forma. Se representa por “M”.
• Volante. Es una manivela. Generalmente es una placa circular o un aro circular, con movimiento de rotación, que casi siempre da vueltas completas.
• Balancín. Es una barra o placa con movimiento de rotación respecto a un apoyo fijo, pero que tiene movimiento oscilatorio, o sea que cambia su sentido de rotación. En la mayoría de los casos, no da ni una vuelta completa. Se representa por “Bl”.
• Acoplador. Es el nombre genérico que se le da a un eslabón que conecta a un mecanismo con otro o a un eslabón con otro, pero que tiene Movimiento General, o sea, una combinación de traslación y rotación; en la mayoría de los casos se trata de un Movimiento Plano General. Puede ser una barra, una placa o un cuerpo. Se representa por “Ac”.
• Biela. Es el nombre particular de un acoplador, generalmente una barra, conectado a otros dos eslabones, pero de tal forma que una de las dos conexiones describe una trayectoria recta y la otra conexión una trayectoria circular. Se representa por “B”.
• Eslabón fijo. También se le llama base, apoyo fijo, tierra, eslabón inmóvil, elemento muerto, armadura, bastidor, etc. Es la parte del mecanismo que no tiene movimiento y que tiene conexiones con otros eslabones. Estas conexiones pueden ser un punto (pivote), que permite sólo la rotación de otro eslabón; puede ser una línea (una barra o guía), que permite la traslación de otro eslabón; puede ser una superficie (una placa, una cuerda, un contorno) o un volumen (un cuerpo), que permite el deslizamiento de otro cuerpo. Generalmente en un mecanismo hay varios apoyos fijos, todos ellos son un sólo eslabón fijo, aunque físicamente sean varios, ya que todos están inmóviles.

• Eslabón de entrada. También llamado eslabón inicial. Es el elemento donde inicia el movimiento de un mecanismo. Generalmente sólo hay un eslabón de entrada, aunque puede haber más, dependiendo de la movilidad del mecanismo.

• Eslabón de salida. Llamado también eslabón final. Es el elemento donde termina el movimiento del mecanismo; o sea, donde vamos a tener el resultado o efecto final del mecanismo. En la mayoría de los casos sólo hay un eslabón de salida, pero no son raros los mecanismos con dos o más eslabones de salida.

• Trayectoria. Es la línea, recta o curva, que describe un punto de un eslabón, al moverse el mecanismo. Resulta útil conocer la trayectoria de los puntos de conexión entre eslabones.

• Interconexión. También llamada conexión. Es el lugar donde están conectados 2 o más eslabones de un mecanismo. También se le llama acoplamiento o par cinemático.

• Grado de libertad de un eslabón. Es la cantidad de movimientos que puede realizar un eslabón, respecto al otro con el que está conectado. Considerando que tanto el movimiento de translación como el de rotación se puede descomponer en sus 3 componentes rectangulares, tendremos 6 movimientos básicos y, por lo tanto, el grado de libertad del eslabón (o de su conexión) podrá variar entre 0 y 6.

1.2 PARES CINEMÁTICOS.

Se llama par cinemático, par de elementos o simplemente par, al lugar geométrico donde están conectados 2, o más, eslabones, o sea la conexión. Esta conexión entre eslabones se lleva a cabo a través de la interacción física de los elementos, la cual se da por medio del contacto de puntos, líneas o superficies.

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