Apuntes_Cierre semestre - MARIO ALAN DIAZ LOPEZ

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Universidad de Guadalajara.
División de ingenierías.
Departamento de Mecánica Eléctrica.
Cinemática y dinámica de máquinas.
Apuntes.
Alumno: Díaz López Mario Alan.
Ignacio Plascencia Durán.
Evaluación.
· Asistencia. 20%
· 2 exámenes parciales. 40%
· Ejercicios (practicas). 15%
· Manual Boris. 15%
· Participación. 10%
Mecanismos.
Son la parte intermedia de una máquina que sirve para la transformación de la en energía mecánica. 
Introducción.
El análisis de mecanismos se refiere a la investigación de la estructura cinemática, dinámica y propiedades de mecanismos se refiere a la proyección de diseño de los mecanismos de acuerdo a unas propiedades deseadas tales como su estructura su cinemática dinámica para desarrollar los movimientos exigidos.
El movimiento de los mecanismos y las fuerzas que actúan en el objetivo
Tres objetivos primordiales son los que se persiguen en el estudio de cinemática y dinámica de máquinas.
1. La capacidad para determinar un movimiento y las fuerzas existentes en las maquinas.
2. El conocimiento de los fundamentos de la mecánica aplicada a las maquinas.
3. El conocimiento de los detalles de alguno de los métodos de análisis de las máquinas.
Conceptos fundamentales.
Cinemática: se ocupa de los requerimientos del organismo sin abordar los requerimientos de fuerza.
Cinemática y Dinámica de Maquinas: es el estudio de los movimientos y de las fuerzas de las maquinas.
Análisis Estructural Cinemático: tiene por objeto determinar las fuerzas que actúan en los eslabones del mecanismo o las de su movimiento.
Maquina: cualquier sistema mecánico que realiza el trabajo mecánico sirven, para la transformación de una energía eléctrica en mecánica.
Cinemática: es el estudio de los movimientos y las fuerzas de las maquinas.
Estática: Trata de equilibrio de los cuerpos en reposo y movimiento con velocidad constante.
Dinámica: Estudia el movimiento acelerado de los cuerpos (leyes de movimiento de newton).
Equilibrio: Un cuerpo está en equilibrio cuando se encuentra en estado de reposos o tiene movimiento uniforme.
Comportamiento de los materiales: Consiste en describir de forma cualitativa así como cuantitativamente las relaciones que existen entre las deformaciones de un sólido, bajo fuerzas y cambios de temperatura así como las aceleraciones que las causan.
Geometría de la deformación: En esta parte el cuerpo o elemento deformable es capaz de responder a acciones externas por medio de cambios de tamaño y de forma.
Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo pueden suceder dos cosas; 
1) En el interior del cuerpo se originan fuerzas que resisten a las fuerzas externas.
2) Las fuerzas externas producen deformaciones, o sea cambios en la estructura del cuerpo.
Mecanismo: elemento, que está destinado para la transmisión de energía mecánica.
Eslabones: elementos que forman el mecanismo.
Grado de Libertad: movimiento independiente de un cuerpo.
Par Cinemático: es la unión movible de dos eslabones.
Partes de un mecanismo
Eslabón: pieza rígida hendida en otros permite la transformación del movimiento no necesariamente serán piezas rectas, pueden presentar cualquier tipo de perfil y se pueden unir con dos o más eslabones.
Manivela: es un eslabón del mecanismo que forma con la base el par cinemático de rotación y tiene el movimiento giratorio completo (360°)
Balancín: es un eslabón que tiene el movimiento giratorio incompleto (menor a 360°) alrededor de un eje fijo.
Corredera: es un eslabón del mecanismo que forma el par cinemático de traslación con el otro eslabón móvil o fijo. La corredera se denomina guía.
Colisa: es un eslabón que realiza el movimiento giratorio alrededor de un eje fijo y forma otro eslabón móvil, par cinemático de traslación.
Estructura Estáticamente Determinada.
Es una estructura que puede ser analizada mediante los principios de la estática, la supresión de sus ligaduras conduce al colapso, también llamado isostática.
Estructura Estáticamente Indeterminada.
Es aquella estructura que necesita más elementos de los necesarios para mantenerse estable; la supresión de uno de ellos no conduce al colapso, mero modifica sus condiciones de funcionamiento estático. También llamada estructura hiperestática.
También se define como cuando está en equilibrio pero las ecuaciones de la estática resultan insuficientes para determinar todas las fuerzas internas o las reacciones.
Eslabones Básicos.
Grados de libertad para mecanismos (movilidad).
Es uno de los conceptos más fundamentales en la cinemática. Por definición la movilidad del mecanismo es el número de grados que posee. Cada mecanismo tiene dos eslabones (entrada y salida) como eslabón de enlace se toma el eslabón que tiene la ley del movimiento más simple.
ω=velocidad angular rad⁄s ω=(2π r.p.m)/60.
V=Velocidad lineal metro/seg , cm/seg .
El eslabón de salida es el que se realiza el movimiento deseado.
Formula Grublor “M” para grados de libertad.
M=3(n-1)-2f1-f2 …
M=movilidad o grados de libertad.
n=número de eslabones del mecanismo.
f1=número de uniones de un grado de libertad.
f2=número de uniones de dos grados de libertad.
Si M≥1 el dispositivo es un mecanismo de “M” grados de libertad.
Si M=0 el dispositivo es una estructura estáticamente determinada.
Si M≤-1 el dispositivo es una estructura estáticamente indeterminada
Ejemplos.
Diagrama
Tabla
Resultado
	q=𝟑(𝟓−𝟏)−𝟐(𝟔)
q=𝟏𝟐−𝟏𝟐=𝟎
𝑬𝒍 𝒅𝒊𝒔𝒑𝒐𝒔𝒊𝒕𝒊𝒗𝒐 𝒆𝒔 𝒖𝒏𝒂 𝒆𝒔𝒕𝒓𝒖𝒄𝒕𝒖𝒓𝒂 𝒆𝒔𝒕𝒂𝒕𝒊𝒄𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆𝒕𝒆𝒓𝒎𝒊𝒏𝒂𝒅𝒂.
Diagrama
Tabla
q= 3(n-1)-2f1-f2Resultado
q=𝟑(4−𝟏)−𝟐(4)
q=9−8=1
Mecanismo con un grado de libertad.
Diagrama
Tabla
q= 3(n-1)-2f1-f2Resultado
q=𝟑(3−𝟏)−𝟐(2)-1(1)
q=6−5=1
Mecanismo con un grado de libertad.
 
Levas (cams).
Los mecanismos de las levas se emplean en las maquinas por s facilidad de diseños para producir cualquier movimiento deseado.
Los movimientos mecánicos en las partes de las máquinas son de tal naturaleza que se muy fácil obtenerla por cualquier otro mecanismo de igual simpleza y accesibilidad.
Para esto comúnmente los mecanismos de levas se usan para accionar válvulas en las tres máquinas de combustión interna, máquinas de impresión (imprenta), máquinas para producir calzado, en máquinas automáticas, en máquinas para producir tornillos, cerraduras etc.
Es difícil encontrar una maquina automática que no use una o más levas.
Todos los mecanismos de levas se componen de al menos 3 eslabones.
· Leva de superficie curva o derecha.
· La varilla cuyo movimiento se produce por el contacto de la superficie de la leva.
· La bancada que soporta la varilla de la leva.
Es un dispositivo adecuado para la transformación en un movimiento en otro.El movimiento de la leva es rotatorio, se transforma en oscilatorio, traslación o ambos del seguidor. La leva es un elemento sumamente versátil la mayoría de aplicaciones usan levas y seguidores.
Para determinar el contorno de una leva.
Es necesario elegir el movimiento del seguidor de acuerdo a los requerimientos del sistema.
Si la aplicación se realiza bajo velocidad:
Parabólico: velocidad constante.
Parabólico: aceleración y desaceleración constante.
Armónico: simple y cicloidal.
Movimiento armónico simple: con seguidor radial de caretilla en el ángulo máximo de presión es menor que el movimiento parabólico con intervalos de tiempo y movimiento cicloidal.
Desplazamiento: 1⁄(2At^2 )- V=At- s=vt- V=s∕t
Ángulo de presión: es el ángulo entre la dirección de la trayectoria del seguidor y la normal a la curva de paso que pasa por el centro del seguidor de la leva.
Circulo de paso: tiene un radio que va del centro del seguidor de la leva al punto de paso.
Circulo primario: es el menor círculo con centro de la leva al punto de paso y tangente a la curva de paso.
Curva de paso: es la trayectoria pasada por el punto trazado respecto a la leva.
Punto de paso: es usualmente el ángulo de presión máximo a lo largo de la curvade la leva.
Tipos de levas y seguidores.
Aplicación de fórmulas de kloomole y muffley.
Ejemplo: Para ilustrar el método para escribir las ecuaciones de desplazamiento considere las siguientes condiciones, un seguidor de cara plana se mueve a lo largo de un desplazamiento total de ½ de pulgada.
Al inicio del ciclo (desplazamiento cero) el seguidor permanece en reposo radianes. A continuación se mauve 1 ½ pulgada con un movimiento cicloidal (curva c-5 de Kloomole y Muffley) en radianes, y luego retorna 1 ½ pulgada con el movimiento cicloidal (curva c-5 de Kloomole y Muffley) en radianes. 
Para la cicloide c-5 las curvas de Kloomole y Muffley dan:
Se debe señalar que al escribir la relación el valor S siempre debe medirse desde la absisa y el valor de desde la ordenada.
Sin embargo en la ecuación anterior se mide desde el punto “A “de la figura y no desde el punto “O “por lo tanto la ecuacion se vuelve a escribir:
Es posible trasladar el origen desde el punto “A “hasta el punto “O “sustituyendo la relación ´= por lo tanto 
Sustituyendo 
 Para sacar la curva cicloidal c-6
donde ´´= 
Se debe notar que con la combinación de reposo y movimiento cicloidal empleados las velocidades aceleraciones se igualan y el Jalón es finito a lo largo de todo el ciclo.
Movimiento cicloidal: se denomina así por la curva geométrica cicloide, es un diseño valido de leva. Ya que cumple con la ley fundamental del diseño de levas.
Movimiento Armónico: es un movimiento periódico y vibratorio producido por la acción de una fuerza recuperada que es direccionada directamente proporcional a la posición.
C
0
SAB
SCD

D
B
A
	
Serie 1	
Categoría 1	17	27	40	40	27	17	
Seguidor arista cuchilla (cuña)
Seguidor de carretilla en linea
(rodillo)
Seguidor carretilla oscilatoria
(oscilante de pivote)
Seguidor de cara plana
Seguidor carretilla
descentrado(rodillo)
Seguidor oscilatoriocara plana