01 Mecanismos CD Cap 1

1 Introducción

D.R. © 2016 Grupo Editorial Patria S.A. de C.V. Queda prohibida la reproducción con fines comerciales directos e indirectos, la trasmisión total o parcial de los contenidos de este portal en cualesquiera formas, sean electrónicas o mecánicas, sin la autorización por escrito del editor.

Capítulo

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Análisis y síntesis de mecanismos con aplicaciones

Cuestionario 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?

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.

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Capítulo 1. Introducción 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 6 2

A 4

B

3 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

Motor impulsor

Biela

Figura 1.47

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Análisis y síntesis de mecanismos con aplicaciones

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).

Rodillo deslizante Manivela impulsora

Elemento reciprocante

Figura 1.49

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Capítulo 1. Introducción E1.5 Mecanismo impulsor de línea recta

Utilizado en los primeros mecanismos impulsores de proyectores de cine. Las dimensiones 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) Trayectoria de P

A

B

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

3

6

2

Figura 1.51 E1.7 Mecanismo doblador de ángulo

En este mecanismo, el oscilador permite doblegar el ángulo de oscilación de la manivela impulsora (véase figura 1.52). Oscilador

Manivela impulsora

Figura 1.52

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Análisis y síntesis de mecanismos con aplicaciones

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). Pistón

Manivela impulsora

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 deslizadera sobre una barra. Puerta

Pistón

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 1.55 Figura 1.55

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Capítulo 1. Introducción

Investigación y(o) trabajo de campo I1.1 Busca en internet un video que muestre el funcionamiento del mecanismo de la anticitera de Arquímedes y 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.

Proyecto Prototipo de un mecanismo Material

• Cartón, madera. • Regla. • Objetos para unir los eslabones: tornillos, remaches, broches, etcétera.

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Análisis y síntesis de mecanismos con aplicaciones

Elemento de competencia

Mediante la construcción de un mecanismo, identifica cada uno de sus componentes. Usa diversos 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 diferentes 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 componentes 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).

Pistón Manivela impulsora

Figura 1.58

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Capítulo 1. Introducción

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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.