Mecanismos Articulados (Powerpoint) (página 2)

Partes: 1, 2

MECANISMO PLANO
NUMERO DE GRADOS
DE LIBERTAD DEL

Formula de Gluebert
Generalizada (Kutzbach)

Nº GRADOS DE LIBERTAD =
= 3 * ( N -1) – 2 * F1 – F2

N = número de eslabones
F1 = número de articulaciones completas
F2 = número de semijuntas

Mecanismo Estructura Pretensado – Hiperestatico
Nº GL = 1 Nº GL = 0 Nº GL = -1
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-En el proyecto de mecanismos se busca el menor Nº de grados de
libertad posibles que permitan el movimiento requerido.
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– Se estudiarán los mecanismos planos a partir del de 4 eslabones cerrado (y su derivado: 5 barras con condición cinemática entre dos de ellas)
– Mecanismos simple (1 grado de libertad), dúctil, con diversas aplicaciones,
involucra un número bajo de variables y sirve como unidad de análisis de
mecanismos de mayor N° de eslabones

CINEMATICA ELEMENTAL

POSICION DE UN PUNTO
Define la localización del punto en el plano referido al sistema de
coordenadas “fijo” adoptado.

Expresión en forma polar, corresponde al vértice (a) de un
vector de origen coincidente con el centro de coordenadas
Ra = |Ra| * ej?

Expresión en forma trigonométrica cartesiana
Ra = |Ra| * cos ? + j * |Ra| * sen ?
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MOVIMIENTO – DESPLAZAMIENTO DE UN PUNTO
Desplazamiento es el cambio de posición de un punto respecto al sistema
de referencia elegido.
Desplazamiento es el mínimo movimiento entre dos posiciones. ? la
trayectoria es una recta

Desplazamiento no es movimiento.

MOVIMIENTO:
Es la sucesión de cambios de posición de un punto entre dos posiciones por
una la trayectoria particular .
Todos los movimientos en la naturaleza son relativos.
– LA DIFERENCIA ENTRE “DESPLAZAMIENTO” Y “MOVIMIENTO”
CONDICIONA LAS TECNICAS DE ANALISIS Y SINTESIS.
TODOS LOS METODOS GENERAN Y VERIFICAN
POSICIONES.(desplazamientos)

Translación

Rotación Rototranslación

DISEÑO DE MECANISMOS ARTICULADOS

PROCEDIMIENTOS DE SINTESIS Y ANALISIS

SINTESIS : Creación del mecanismos que cumpla el movimiento necesario.

ANALISIS: Determinación de trayectorias, velocidades y aceleraciones para evaluar el cumplimiento de las condiciones cinemáticas de “salida” necesarias y fuerzas estáticas y dinámicas para dimensionar.

TIPOS DE PROCEDIMIENTOS: GRAFICOS – ANALITICOS – NUMERICOS
Ambos tipos generan resultados aplicables solo para una posición particular de los componentes del mecanismo.

GRAFICOS –Desarrollo conceptual mas sencillo
-Deben repetirse totalmente para cada posición

ANALITICOS -Desarrollo analítico mas complicado
NUMERICOS –Procedimiento aplicable a distintas posiciones
cambiando valor de variables.

CLASIFICACION POR TIPOS DE MOVIMIENTOS TIPICOS:

GENERACION DE FUNCION: Se proyectan movimientos relativos
determinados entre los eslabones de entrada y salida.

GENERACION DE TRAYECTORIA: Se proyectan las trayectorias de
un punto particular del eslabón acoplador, sin importar las posiciones
del conjunto del eslabón.

GENERACION DE MOVIMIENTO: Se proyectan movimientos que
involucran la trayectoria del conjunto de los puntos del eslabón (un
punto y posición angular del eslabón)

MECANISMOS DE 4 ESLABONES O BARRAS

DENOMINACIONES Y MOVIMIENTOS DE LAS BARRAS
ESLABONES DE ENTRADA / SALIDA:
-Son binarios (a los fines del movimiento relativo con los otros)
-Articulados en un nodo al eslabón fijo.
-Pueden oscilar (balancines u osciladores) o rotar (manivela)
ESLABON INTERMEDIO O ACOPLADOR:
-Es binario (a los fines del movimiento relativo con los otros)
-Ambos nodos articulados a eslabones de entrada y salida
-movimientos de rototraslación.

MOVIMIENTOS POSIBLES DEL MECANISMO
1)Manivela-Balancín: Un eslabón extremo gira y el otro oscila.
2)Doble Manivela o Mecanismos de Arrastre: ambos extremos rotan
3)Doble Oscilador o Doble balancín: ambos extremos oscilan

ASPECTOS UTILES EN ETAPA DE ANALISIS Y SINTESIS

CRITERIO DE GRASHOF: Pronostica el movimiento de rotación de
los componentes del mecanismo en función de sus dimensiones
relativas. Es aplicable a mecanismos de 4 barras con uniones rotoides.
“Para que exista por lo menos una rotación relativa completa entre dos
eslabones de un mecanismo articulado plano de 4 barras, la suma de
longitudes del eslabón mas corto y el mas largo no puede ser mayor
que la suma de longitudes de los otros dos eslabones”

Siendo: S longitud mas corta, L longitud mas larga y P y Q longitudes
intermedias
S + L < P + Q: a)S=manivela entrada, b)S es fijo, c)S=manivela salida, d)S opuesto al fijo
S + L > P + Q: triple balancín.
S + L = P + Q: configuraciones como en S + L < P + Q pero con “puntos
de cambio cuando se alinean las barras” son puntos de comportamiento
Indeterminado pudiendo cambiar allí la configuración. Ver paralelogramo
y antiparalelogramo

CRITERIO DE GRASHOF

ISOMEROS

Conjunto de mecanismos que pueden formarse cambiando la manera de articular un numero y tipo dado de eslabones.

MECANISMO N° de Isómeros valido No validos
4 eslabones 1 0
6 eslabones 2 1
8 eslabones 16 ???
10 eslabones 230 ???
12 eslabones 6856 o 6862???? ???

(El tipo y orden de eslabones según el N° total se puede fijar por métodos
de Síntesis de números)

INVERSIONES:
-Surgen de considerar fijos alternativamente cada una de las barras de
un mismo mecanismos articulado.
-Los movimientos relativos entre las barras de distintas inversiones de
un mecanismo son siempre los mismos.
-Se generan mecanismos de distintas “entradas” y “salidas” con igual
análisis y síntesis geométrico, de velocidades y aceleraciones.

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CONFIGURACION ESTACIONARIA O DE “AGARROTAMIENTO”:
-Posición en la que no se puede aportar movimiento de adicional
desde la barra de entrada, el equilibrio debe romperse aportando
movimiento desde otra barra
-Aparece cuando dos barras móviles quedan alineadas
– El “agarrotamiento” puede ser buscado como característica útil.

INVERSIONES

Inversiones cambiando
barras adyacentes como
bancada.

Inversiones cambiando
barras no adyacentes

CONFIGURACION ESTACIONARIA AGARROTAMIENTO

INDICE ELEMENTAL DE EFICIENCIA

ANGULO DE TRANSMISION

El menor ángulo entre el eje de
la barra de salida y la barra
acopladora generado.

-Valido solo para evaluar fuerzas
estáticas

-Valido solo para barras de salida
unidas a barra fija (bancada)
– Pondera la transmisión de
fuerzas y velocidades

– Ideal 90º
(rango aceptable 45º a 90º)

ASPECTOS UTILES EN SINTESIS Y ANALISIS – RESUMEN

Clasificación de Movimientos Típicos
Formula de Gluebert
Criterio de Grashof
Isomeros
Inversiones
Configuraciones estacionarias
Angulo de transmisión
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OTROS (futuras clases)
Reglas de Transformación de Eslabonamientos
Relación de Velocidad Angular
Ventaja Mecánica
Mecanismos Cognados