mecanismos

Vista previa del material en texto

Introducción
Capítulo1
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
Análisis y síntesis de mecanismos con aplicaciones2
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
 C1.1 Contesta en tu cuaderno el siguiente cuestionario:
a) Define los conceptos: mecanismo y diagrama cinemático.
b) ¿Cuáles son los componentes principales de un mecanismo?
c) ¿Por qué en la elaboración del diagrama cinemático no importa la geometría de 
las piezas?
d) ¿Cuál es la diferencia entre un mecanismo y una cadena cinemática?
e) ¿Una estructura puede ser un mecanismo? ¿Por qué?
f) ¿Pueden unirse dos manivelas y formar un mecanismo? ¿Por qué?
g) ¿Pueden unirse una manivela y una corredera y formar un mecanismo? ¿Por qué? 
h) ¿Pueden unirse a una biela tres manivelas y formar un mecanismo? ¿Por qué? 
i) En un diagrama cinemático, ¿cómo se puede diferenciar entre una manivela y una 
biela?
j) Define una diada y cita los tres tipos de diadas vistos en este capítulo.
k) ¿Cuántos datos de entrada se requieren para definir la movilidad en una biela? 
Justifica tu resultado.
l) Considera una biela conectada a dos manivelas en sus extremos. ¿Es posible 
conectar otra manivela o corredera en el centro de la biela?
Cuestionario
Ejercicios
Análisis topológico o estructural
Realiza lo que se pide en cada inciso para cada uno de los siguientes mecanismos:
a) Especifica los componentes del mecanismo, tanto juntas como tipo de eslabón.
b) Elabora un diagrama cinemático.
c) Elabora un diagrama por bloques.
d) Describe el tipo de movimiento en los eslabones y las articulaciones.
Capítulo 1. Introducción 3
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
E1.1 Mecanismo de banda transportadora
Mecanismo utilizado para transportar elementos como C, con pausas intermitentes 
(véase figura 1.46). El funcionamiento de este mecanismo se basa en el principio de 
que la trayectoria de B en un lapso es una línea recta, tiempo en el cual empuja los 
elementos por medio del eslabón 6, y después retrocede por otra trayectoria, lo que 
permite que los elementos se encuentren estáticos.
C
B
A
6
2
3
4
5
Figura 1.46
E1.2 Mecanismo de limpiaparabrisas
Utilizado en la mayoría de los automóviles. En este sistema, el motor impulsor se mueve 
a velocidad constante y transmite el movimiento a los osciladores por medio de la biela 
(véase figura 1.47).
Oscilador
Biela
Motor impulsor
Figura 1.47
Análisis y síntesis de mecanismos con aplicaciones4
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
E1.3 Mecanismo pedal de tambor de batería
Sencillo mecanismo que se utiliza para golpear el tambor de una batería musical (véase 
figura 1.48). Este mecanismo dispone de un resorte que regresa la manivela de golpeo 
a su posición original.
Figura 1.48
E1.4 Mecanismo de yugo escocés
Este mecanismo es de movimiento reciprocante. La manivela impulsora permite a un 
rodillo deslizarse sobre la ranura en forma vertical. Debido a su naturaleza, el elemento 
reciprocante se mueve en forma horizontal (véase figura 1.49).
Manivela
impulsora
Elemento
reciprocante
Rodillo deslizante
Figura 1.49
Capítulo 1. Introducción 5
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
E1.5 Mecanismo impulsor de línea recta
Utilizado en los primeros mecanismos impulsores de proyectores de cine. Las dimensio-
nes de los eslabones de este mecanismo permiten que el punto P se desplace y forme 
una trayectoria recta de a hasta b (véase figura 1.50)
A BP
Trayectoria de P
Figura 1.50
E1.6 Mecanismo de viga de Grasshopher
Mecanismo usado en las primeras máquinas de vapor (véase figura 1.51).
 
5
4
6
3
2
Figura 1.51
E1.7 Mecanismo doblador de ángulo
En este mecanismo, el oscilador permite doblegar el ángulo de oscilación de la manive-
la impulsora (véase figura 1.52).
Oscilador
Manivela 
impulsora
Figura 1.52
Análisis y síntesis de mecanismos con aplicaciones6
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
 E1.8 Mecanismo impulsor reciprocante
Este mecanismo dispone de una manivela impulsora que transmite el movimiento al 
pistón para generar un movimiento reciprocante (véase figura 1.53).
Manivela impulsora
Pistón
Figura 1.53
E1.9 Mecanismo de puerta trasera de camioneta
El uso de pistones se utiliza con mucha frecuencia en los mecanismos de puertas de 
automóviles, en especial en las puertas traseras de las camionetas (véase figura 1.54). 
Por lo general, en este tipo de mecanismos los pistones se modelan como una desliza-
dera sobre una barra.
Pistón
Puerta
Figura 1.54
E1.10 Mecanismo de pinza para robot
Uno de los mecanismos utilizados con más frecuencia como pinzas de robot consiste en 
un mecanismo simétrico (véase figura 1.55).
Figura 1.55Figura 1.55
Capítulo 1. Introducción 7
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
I1.1 Busca en internet un video que muestre el funcionamiento del mecanismo de la 
anticitera de Arquímedesy uno donde se observe el funcionamiento del león mecánico 
de Da Vinci.
I1.2 Los juegos mecánicos representan un fuerte atractivo entre las familias por el tipo de 
diversión que proporcionan. En equipos de cuatro a cinco personas realicen un estudio 
de algunos de los mecanismos utilizados en los juegos mecánicos más comunes en 
los parques de diversiones, donde identifiquen el tipo de mecanismos y los eslabones 
que se emplean (véase figura 1.56).
Figura 1.56 Juegos mecánicos.
I1.3 Investiga y elabora un diagrama por bloques y cinemático del tipo de mecanismo 
utilizado en los ventiladores de piso, los cuales pueden oscilar para distribuir el aire. 
Explica el tipo de eslabón y su mecanismo y relaciónalo con otros similares, pero con 
diferente aplicación.
I1.4 Ingresa a la página http://archive.org y en la sección de textos busca el tratado 
de Euler, Mechanica Sive Motus Scientia Analytice exposita. Con la ayuda de un 
procesador de textos elabora un reporte del contenido del documento. Cuida tu 
ortografía y redacción.
Investigación y(o) trabajo de campo
Proyecto
Prototipo de un mecanismo
Material
•	 Cartón, madera.
•	 Regla.
•	 Objetos para unir los eslabones: tornillos, remaches, broches, etcétera.
Análisis y síntesis de mecanismos con aplicaciones8
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
Elemento de competencia
Mediante la construcción de un mecanismo, identifica cada uno de sus componentes. Usa di-
versos materiales para proponer el tipo de material y el medio idóneo para el ensamble de las 
piezas, los cuales deben permitir que se cumpla con la movilidad del mecanismo.
Marco teórico
El prototipo de mecanismos consiste en la implementación de estos mediante el uso de diferen-
tes materiales, con el propósito de comprender la naturaleza del movimiento y la función de sus 
componentes, así como para validar los resultados obtenidos por el diseño.
Por tanto, para la implementación de un mecanismo, además del conocimiento de los compo-
nentes del mismo, es necesario tener habilidades para su implementación, ya que durante la 
construcción se requiere lo siguiente:
•	 Tipo de material. Consiste en seleccionar el tipo de material adecuado para permitir la 
movilidad del mecanismo.
•	 Componente para la unión de los eslabones. Se refiere a seleccionar el componente 
adecuado para generar una junta cinemática del tipo de articulación.
•	 La colocación de los eslabones. Se relaciona con el hecho de que después de la construcción 
del mecanismo, es probable que en el movimiento un eslabón se enmarañe con otro 
impidiendo la movilidad.
Para su construcción se puede utilizar madera o cartón (véase figura 1.57).
 
Figura 1.55
Para las uniones se puede disponer de tornillos, broches, etcétera.
Desarrollo
Utiliza materiales apropiados, como cartoncillo o madera, para la construcción del mecanismo 
de la máquina de viga Grasshopper (véase figura 1.58).
Manivela impulsora
Pistón
Figura 1.58
Capítulo 1. Introducción 9
D
.R
. ©
 2016 G
rupo Editorial P
atria S.A
. de C
.V. Q
ueda prohibida la reproducción con fines com
erciales directos e indirectos, la trasm
isión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera form
as, sean electrónicas o m
ecánicas, sin la autorización por escrito del editor.
La implementación deberá permitir la movilidad de sus elementos, por lo que es necesario 
respetar las dimensiones de los eslabones y la ubicación de las articulaciones; de lo contrario, 
el mecanismo se puede enmarañar o no cumplir con su objetivo.
Evidencias
 1. Impresión del mecanismo.
 2. Implementación del mecanismo.
 3. Especificaciones de los elementos.
 4. Bosquejo de las trayectorias de los nodos.
 5. Cuestionario.
a) ¿Qué puedes decir del pistón en el diagrama cinemático?
b) ¿Qué pasaría si no se respetan las dimensiones de los eslabones y las posiciones de las 
articulaciones?
c) Detalla las dificultades de la implementación.
 6. Conclusiones.