tema1-IntroduccionaTMM

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Universidad Carlos III de Madrid
Departamento de Ingeniería Mecánica 1
TEORÍA DE MECANISMOS
1.- INTRODUCCIÓN TMM
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PREVISIÓN Y NORMAS DE MONTAJE
PROGRAMA DE MANTENIMIENTO
ENSAYOS
REGLAMENTACIÓN
FABRICACIÓN (TALLA, ETC.)
ACABADO SUPERFICIAL
AJUSTES, TOLERANCIAS, ETC.
NORMALIZACIÓN
D) CONSTRUCCIÓN
EQUILIBRADO
VIBRACIONES
AISLAMIENTOS
ENSAYOS Y VERIFICACIONES
Dimensionales
Funcionales
Ruidos y vibraciones
EQUILIBRADO (Procedimiento)
VIBRACIONES
DESGASTE, CORROSIÓN Y FATIGA 
SUPERFICIAL
E) ENSAYO Y CORRECTO 
FUNCIONAMIENTO
ANÁLISIS DINÁMICO
Volante, 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 SEGURIDAD
CÁLCULO, COMPROBACIÓN Y ELECCIÓN DE 
ELEMENTOS
UNIONES
REGÍMENES DE LUBRICACIÓN
C) CÁLCULO Y DISEÑO
SISTEMA RECEPTOR
· Necesidades
· Función
· Características
SISTEMA MOTRIZ
· Propiedades
· Características
Sectores industriales, relacionados con T.M.M.
EXPRESIÓN GRÁFICA
MECÁNICA
RESISTENCIAS PASIVAS
TEORÍA GENERAL DEL ENGRASE
MATERIALES
· Análisis de deformaciones y tensiones
· Características mecánicas
· Ensayos mecánicos
0) CONOCIMIENTOS PREVIOS
Y FUNDAMENTOS TMM
MÉTODOS DE CÁLCULO ; ANALÍTICOS Y POR ORDENADOR
ANÁLISIS DE MECANISMOS
SÍNTESIS DE MECANISMOS
CLASIFICACIÓN (Por pares cinemáticos)
DESCRIPCIÓNA) CINEMÁTICO (DISEÑO INICIAL)
CONJUNTOELEMENTO/MIEMBRONIVELES
Teoría de Mecanismos
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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”.
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Definiciones
MECANISMO
“Combinación de elementos de modo que 
permitan conseguir determinados 
movimientos”
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Definiciones
ESTRUCTURA
“Combinación de cuerpos resistentes, 
capaces de transmitir fuerzas o de portar 
cargas, pero cuyas partes no tienen 
movimiento relativo”.
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Definiciones
PIEZA
“Parte indivisible de un elemento o 
de un mecanismo”.
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Definiciones
ELEMENTO O MIEMBRO
“Parte de una máquina o mecanismo 
que posee movimiento relativo con 
cualquier otra”.
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Definiciones
Un miembro puede estar constituido 
por varias piezas independientes, 
pero solidarias entre sí en el montaje. 
En una máquina, el número de piezas
supera en general al número de 
miembros de que consta.
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Definiciones
PAR DE ELEMENTOS
“Dos miembros contiguos de una máquina o 
mecanismo, en contacto permanente, cuyo 
movimiento relativo les está permitido”.
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Teoría de Mecanismos
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
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Esquema general de un conjunto 
mecánico
SISTEMA
MOTRIZ
SISTEMA
TRANSMISOR
SISTEMA
RECEPTOR
SISTEMA DE SUSTENTACIÓN
MÁQUINA
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POTENCIA F·V , M·ω
• TRANSMISIÓN DE FUERZA F·V
DE 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
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Esquema general de un conjunto 
mecánico
S. Lubricación
S. Frenado
S. Refrigeración
SISTEMA DE SUSTENTACIÓN
Apoyos
Carcasa
Suspensión
Bancada
SOPORTE
AISLAMIENTO
S. Alimentación S. Regulación
S. Motriz S. Receptor
S. Estanqueidad
S. Transmisor
TRANSMISIONES
EJES ÁRBOLES
ACOPLAMIENTOS
Fundación
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Sistema Transmisor
TRANSMISIONES
Rígidas
Engranajes
Cilíndricos
Cónicos
hiperbólicos
Trenes
Ordinarios
Epicicloidales
Ruedas de fricción
Cilíndricas
Cónicas
hiperbólicas
TRANSMISIONES
Deformables
Correas
Planas
Trapeciales
dentadas
Cadenas
Cables
Otras
Mecanismos articulados
Levas
Etc…
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TRANSMISIONES
RÍGIDAS
• ENGRANAJES
• RUEDAS DE FRICCIÓN
• TRENES DE ENGRANAJES
• HUSILLO - TUERCA
• ESLABONAMIENTOS ARTICULADOS
• LEVAS, EXCÉNTRICAS, TRINQUETES
CILÍNDRICOS
CÓNICOS
HIPERBÓLICOS SINFÍN CORONA
HIPOIDES
ORDINARIOS
EPICICLOIDALES
FLEXIBLES
• CORREAS
• CADENAS
• CABLES
PORTADORES
EJES - ÁRBOLES
CONECTORES
PERMANENTES O ACOPLAMIENTOS
• RÍGIDOS
• ELÁSTICOS
• COMPENSADORES
TEMPORALES O EMBRAGUES
• CONEXIÓN INSTANTÁNEA
• CONEXIÓN PROGRESIVA
SISTEMA
RECEPTOR
SISTEMA
MOTOR
Teoría de Máquinas y Mecanismos
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Sistema Transmisor
PORTADORES: Ejes, árboles
ACOPLAMIENTOS
Permanentes
Fijos: Platos o bridas de manguito
Móviles
Axial
Radial
Angular 
Temporales (embragues)
Otros: hidráulicos, de seguridad, etc.
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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:
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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)
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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)
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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 
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Par elemental
Clasificación según el número de barras o 
miembros (orden del par o de la junta):
Par binario: par formado por dos barras
Par ternario: par de tres barras
Par P-ario: par formado por P barras
Clasificación según la superficie de contacto
Par superior (de contacto lineal o puntual)
Par inferior (de contacto superficial)
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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)
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Par esférico Par plano Par cilíndrico
Pares fundamentales inferiores
Contacto superficial 
Pares superficiales o de segundo orden
(un punto del eslabón describe una superficie)
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PARES 
ELEMENTALES 
DE LA CADENA 
CINEMÁTICA
DE MIEMBROS
RÍGIDOS
DE MIEMBROS
DEFORMABLES
PARES
INFERIORES
PARES
SUPERIORES
COJINETES (RODAMIENTOS)
FRENOS
EMBRAGUES
CRUCETA
CUÑA 
TORNILLO
LEVAS
TRINQUETES
PALANCAS RODANTES
ENGRANAJES
ELÁSTICOS
FLEXIBLES
CORREAS
CABLES
CADENAS...
RESORTES
BALLESTAS
MECANISMOS
ARTICULADOS
TRENES DE
ENGRANAJES
PLANO
ESPACIO
Teoría de Mecanismos
CADENA CINEMÁTICA
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Par elemental
Clasificación según el movimiento relativo 
entre sus puntos
Par de primer grado o lineal
Par prismático: describe una línea recta
Par de rotación: el punto describe una circunferencia
Par helicoidal: describe una hélice
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Par elemental
Par de segundo grado o superficial
Par plano: describe un plano
Par cilíndrico: describe un cilindro
Par esférico: describe una esfera
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Par elemental
Par de tercer grado o espacial
Clasificación según el tipo de rozamiento entre las dos 
piezas
Par con deslizamiento: cilindro-pistón
Par de rodadura: rueda-carril
Par con pivotamiento: quicio-quicionera
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Cadena cinemática
Agrupación de pares elementales
Cadena cinemática
Abierta
Cerrada
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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.
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Estructura Desmódromo
Cadena cinemática cerrada
MECANISMO:
Cadena 
cinemática 
con un 
miembro fijo 
(TIERRA)
Agrupación de pares elementales
NOTA: Mecanismo fundamental y sus 
inversiones.
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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
“Cinemática y dinámica de 
Máquinas” A. de Lamadrid, A. de 
Corral, UPM, Madrid 1992 
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Cuadrilátero articulado
Corredera con guía circular excéntrica
“Cinemática y dinámica de 
Máquinas” A. de Lamadrid, A. de 
Corral, UPM, Madrid 1992 
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CéntricoTierra 1
Tierra 3
Máquinas alternativas o de émbolo
Mecanismo biela-manivela (I)
Cuadrilátero articulado degenerado
Una manivela se encuentra en el ∞.
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Mecanismo de retorno rápido
Bomba de péndulo
Tierra 4
Tierra 2
Mecanismo biela-manivela (II)
Inversiones
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Cuadrilátero articulado degenerado (I).
Tierra 1 Tierra 3
dos manivelas en el ∞.
Genera una 
elipse de 
semiejes CA y CB
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Cuadrilátero articulado degenerado (II).
Tierra 3
Tierra 2
Junta de Oldham
“Cinemática y dinámica de 
Máquinas” A. de Lamadrid, A. de 
Corral, UPM, Madrid 1992 
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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.
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Número de grados de libertad
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⋅ ⋅
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Número de grados de libertad
CRITERIO DE RESTRICCIÓN
J Número de nudos del mecanismo
Nº de barras con 2 pares cinemáticos de 1 gdl
Nº 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⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅⎡ ⎤⎣ ⎦
2n
3n
nk