Un gran MINI-PROYECTO MECÁNICA DE MÁQUINAS

MINI-PROYECTO MECÁNICA DE MÁQUINAS

Integrantes:

Juan Sebastián Quiroga

Paola Pallares

Moisés Miranda

Franky Castro

Profesor: Jovanny Pacheco

Universidad del Norte

04-04-18

Barranquilla-Colombia

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Resumen

En este informe se muestran los detalles del primer mini-proyecto de la materia Mecánica de Máquinas, el cual consiste en el desarrollo de un prototipo de una cuna para bebés, para el cual fue necesario aplicar los conocimientos de síntesis de posiciones aprendidos en clase. Con ayuda del software SolidWorks, se desarrolló la síntesis de un mecanismo de cuatro barras para las posiciones necesarias de la cuna, conociendo que un mecanismo de cuatro barras cuenta con grado de libertad el cual le permite el movimiento. A partir de esa síntesis se procedió a construir el prototipo en madera para apreciar de mejor manera el funcionamiento de los eslabones en el mecanismo. También se calculó la gráfica de aceleraciones de la cuna durante su movimiento con ayuda del software Matlab.

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1. Introducción

En el diseño cotidiano de todo tipo de máquinas, se utilizan diferentes formas para calcular el movimiento de los prototipos. En esta materia aprendemos a diseñar mecanismos a partir del método de síntesis de posiciones, ya sea de dos o tres posiciones. Conociendo este método, realizamos el diseño y construcción de un mecanismo de cuatro barras, a partir del cual se debe mover una cuna de bebé con una velocidad angular de 12 oscilaciones por minuto. Para lograr que el mecanismo de cuatro barras funcionara, fue necesario el desarrollo de cálculos cinemáticos y de la síntesis de posiciones, de los cuales obtuvimos la configuración necesaria para que los eslabones pudieran cumplir con el requerimiento de la cuna, además de saber que este mecanismo cuenta con un grado de libertad según la Ecuación de Kutzbach que le permite el moverse según el diseño. Para obtener un movimiento con oscilaciones constantes, optamos por incluir una diada impulsora en nuestro diseño para mover los eslabones entre las posiciones necesarias y que no excedieran estas. Esta diada fue conectada a un motor que regula las oscilaciones por minuto con el propósito de que el bebé experimente aceleraciones muy bajas y así pueda sentir cambios suaves de velocidad.

1. Objetivos

• Llevar a la práctica los conceptos y definiciones aprendidas en la clase de Mecánica de Maquinas.
• Conocer el funcionamiento de un mecanismo de cuatro barras
• Realizar la síntesis de posiciones para el movimiento requerido en la cuna, según las especificaciones dadas.
• Incluir una diada impulsora en nuestro diseño para permitir el movimiento del mecanismo
• Usar el diseño del mecanismo para construir físicamente una cuna de bebé con las dimensiones dadas
• Lograr que la cuna realice movimiento suave de 12 oscilaciones por minuto con ayuda de un motor eléctrico.
• Calcular las ecuaciones y graficas del movimiento que experimentaría un bebe sobre la cuna.

1. Marco Teórico

Para el desarrollo de esta experiencia fueron necesarios todos los conceptos y definiciones aprendidas hasta ahora en la clase teórica de Mecánica de Maquias, además el uso de software especializados usados en laboratorio como solidworks y matlab.

Una máquina es un conjunto de mecanismos acomodados para transmitir fuerzas y realizar trabajo. Todos los dispositivos que transmiten fuerza o energía como máquinas que utilizan mecanismos, como sus bloques de construcción para proporcionar las restricciones de movimiento necesarias.

La condición de Grashof se emplea para predecir el comportamiento de rotación o rotabilidad de las inversiones de un eslabonamiento de cuatro barras basándose en las longitudes de los eslabones. Entonces si se cumple que:

S + L ≤ P + Q

Se dice que el mecanismo es Grashof.

Por medio de técnicas de síntesis simples se permite crear soluciones de diseño de eslabonamientos para algunas aplicaciones cinemáticas típicas.

La síntesis dimensional de un eslabonamiento es la determinación de las longitudes de los eslabones necesarios para lograr los movimientos deseados.

Existen muchas técnicas para realizar la síntesis dimensional de un eslabonamiento de cuatro barras, para esta experiencia realizamos la síntesis de dos posiciones con las condiciones dadas del problema.

Luego de la síntesis, el mecanismo debe ser analizado para determinar nuestras aceleraciones.

Para calcular las aceleraciones primero se deben localizar las posiciones de todos los eslabones por cada incremento del movimiento de entrada, y luego derivar las ecuaciones de posición contra el tiempo para hallar las velocidades y luego calcular las segundas derivadas y así obtener expresiones para la aceleración que luego pueden ser graficadas mediante algún software como Matlab.

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