Diseño de Mecanismos Análisis y Síntesis (George Sandor Cap 1)

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CD-ROM

TERCERA EDICIÓN

incluido

DISEÑO DE .MECANISMOS ANÁLISIS y SÍNTESIS

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ARTHUR G. ERDMAN • GEORGE N. SANDOR

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DISEÑO DE MECANISMOS .

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ANÁLISIS . ..•.. . ~ Y SÍNTESIS

ARTHUR G. ERDMAN GEQRGE N. SANDOR

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.Estk' nueva edición'va acompañada de un CD-ROM que C011.Stade más de 90.' "videó-clips sobre mecanismos reales y animación por computadora; además; incluye referencias cruzadas de ejemplos tomados de la industria y de proyectos de diseño para el estudiante que ppeden localizarse a lo largo de todo el libro.

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Se han añadi.do más de 60 problerftas nuevos, insertados en los capítulos, o bien corno ejercicios de fin de capítulo. Ginco de los capítulos contienen secciones que han sido revisadas. ,. " " Es;a modern~ introducci~n al diseño de mecanismos pr~or~ona a..Lkctor bases teóricas suficientes, no solo para ~mprender, S1110~ aplicar las capacidades dSr diseño yanálisis en la práctica de la ingeniería. Stbien el libro se centra en los métodos analític

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Fijos al bastidor % del tractor ------.... /

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Figura P1.27

1.18 .. .Un eslabonamiento agitador para una lavadora de ropa se muestra en la figura P 1.28 (los pivotes -. atierra se identificán con la letra G). (a) ¿De qué tipo de. eslabonamiento de seis barras se trata? (b) ¿Qué tarea desempeña este eslabonamiento (generador de movimiento, de trayectoria, o de función)? (e) ¿Por qué usar un eslabonamiento de seis barras en esta aplicación? Entrada Salida

§]

Figura Pl.28

G significa un pivote a tierra.

Problemas 1.19. En la figura P1.29 se muestra un eslabonamiento para la cubierta del motor de un automóvil. Note la diferencia con el eslabonamiento en la figura l.2c. (a) Si se desprecia el resorte, ¿qué tipo de eslabonamiento de seis barras es éste? (b) Dibuje el diagrama de pares inferiores de velocidad instantánea equivalente para este eslabonamiento (incluyendo el resorte) .

.os posi. función

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Figura P1.29

1.20. La figura Pl.30 muestra un instrumento quirúrgico llamado retractor torácico que se usa para jalar y mantener separados los tejidos blandos durante una operación. No considere los eslabones extremos que entran en contacto con el tejido.

pivotes

§]

a tierra.

Figura P1.30

(Cortesía de AESCULAP.)

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Capítulo 1

Introducción

a la cinemática y mecanismos

(a) ¿Cuál es el total de grados de libertad de este mecanismo si el miembro izquierdo curvo se considera como el eslabón tierra? (b) Si consideramos el eslabón curvo en el lado izquierdo como eslabón tierra y el tomillo mas el eslabón corto como un solo eslabón, ¿qué mecanismo de seis barras resulta? (e) Si consideramos el tomillo y el eslabón corto (que forma una T con el tomillo) como eslabón tierra, ¿qué mecanismo de seis barras resulta? 1.21. Se requería un mecanismo para doblar cartas automáticamente, en tres partes, al salir éstas de una impresora láser de manera que quedaran listas para meterlas en sobres postales. La figura P1.31 muestra parte del mecanismo final" que es impulsado por un eje de levas. Las figuras P1.31a a la PI.3Ic muestran posiciones en donde la hoja de papel ha sido justamente alimentada sobre la parte superíor del mecanismo, la tercera parte derecha levantada sobre el pliegue y la posición plegada total, respectivamente. Un mecanismo similar pliega la parte izquierda, impulsado por el mismo eje de levas. Considerando sólo la parte derecha (observe que hay también otro seguidor en la parte derecha que impulsa otra función de este mecanismo, que puede despreciarse aquí), (a) ¿Qué tarea desempeña este mecanismo? (b) Dibuje un diagrama cinemático para este mecanismo fuera de escala. (e) ¿Qué tipo de eslabonamiento de seis barras es parte de este mecanismo? (d) ¿Por qué se usan seis barras en vez de sólo cuatro barras?

Figura P1.31 1.22. La figura P1.32 muestra una vista en corte de una transmisión Zero-Max de velocidad variable [41,103]. Esta transmisión da una velocidad variable continua cambiando el arco a través del cual cuatro embragues de una dirección impulsan la flecha de salida cuando ellos se mueven hacia atrás y hacia adelante sucesivamente. La figura PI.33 muestra uno de esos eslabonamientos, llamado de "laminación simple". La transmisión tiene conjuntos de eslabonamientos igualmente espaciados fuera de fase que usan tres flechas comunes fijas, Ao, o y Do' La rotación de la entrada AoA causa que el eslabón de salida DDo oscile, haciendo girar así la flecha de salida Do en una dirección (debido al ensamble del embrague en una dirección). La posición del pivote Eo se

e

* Diseñado

por Ann Guttisberg, Chris Anton y Chris Lentsch [3].

, Problemas

55

curvo se

§]

Figura P1.32 (Cortesía de Zero-Max®, una unidad de Barry Wright).

L3

Embrague en una dirección

L2~

Pivote "fijo" ajustable

Figura P1.33

iable

.-6; del hacia , llaente la enDa en Ba se

ajusta rotando el brazo de control de velocidad respecto a Co para cambiar la velocidad de salida de la transmisión. Conforme Ba se acerca a la línea BD, la velocidad de salida decrece, ya que Ba, el centro de curvatura de la trayectoria de B, se acercará al punto D, ocasionando que el eslabón 6 se vuelva casi estacionario. (a) ¿De qué tipo de mecanismo de seis barras se trata (con Bo considerado fijo)? ¿Qué tarea cumple? (b) Si el eslabón CoBo se considera móvil, ¿cuántos grados de libertad tiene entonces el eslabonamiento? (Use la ecuación de Gruebler.) 1.23. Con base en el concepto de que los mecanismos pueden ser bellos además de funcionales, fue concebido un mecanismo de reloj. * El mecanismo manipula pequeños cubos numerados de manera que indiquen el tiempo. Se determinó que tres conjuntos de cubos se usarían para leer minutos y horas (dos para minutos). Los cubos se girarían 90 para usar cuatro lados de cada uno para números; es decir, cinco cubos para el conjunto 0-9 y tres cubos cada uno para los conjuntos 0-5 y 1-12. En vez de ir contra la naturaleza, se decidió remover el cubo del fondo y permitir que la gravedad colocara otros cubos en su lugar, mientras el primer cubo se colocaba en la parte superior 0

*

Por Jim Turner [161].

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Capítulo 1

Introducción

..

a la cinemática y mecanismos

del montón. El dispositivo tenía que ser razonable en tamaño, confiable y posible de fabricar. El movimiento se separó en tres pasos, como se muestra en la figura P 1.34. El problema consistió en (1) cómo remover el cubo del fondo del montón, (2) cómo girar este cubo y (3) cómo transportar el cubo hacia la parte superior del montón. Las figuras Pl.35 y Pl.36 muestran el diseño fmal del mecanismo de reloj.

2.

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Figura

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P134