José Antonio Cáceres Bercedo

IES Playa Honda 2008/2009

Un Mecanismo es un conjunto de elementos, normalmente rígidos, conectados entre sí por medio de articulaciones móviles y cuya misión es transformar una velocidad en otra velocidad, una fuerza en otra fuerza, una trayectoria en otra trayectoria o un tipo de energía en otro tipo de energía.

•Están formados por elementos rígidos o semirígidos denominados Eslabones.•Los Eslabones pueden ser Simples (dos elementos de enlace) o Complejos (más de dos elementos de enlace)•Al menos uno de los eslabones debe permanecer fijo, sin posibilidad de moverse, y se denomina Bastidor.•Debe existir movimiento entre los eslabones, formando un Par Cinemático.•El eslabón de entrada es el Impulsor o Conductor.

•El eslabón de salida, donde se encuentra la propiedad ya modificada, es el Seguidor o Conducido

Un Sistema Mecánico o Máquina es una combinación de mecanismos que transforman velocidades, fuerzas, trayectorias o energías mediante una serie de transformaciones intermedias.

•Sistema Motriz: Transforma la energía de entrada en otra diferente. (Motor)•Sistema Transmisor: Modifica la energía o el movimiento para que pueda ser utilizado por el Receptor (Embrague, Caja de Cambios, etc)•Sistema Receptor: Realiza el trabajo. (Ruedas Motrices)•Sistema de Sustentación: Fija los elementos. (Chasis)•Sistema de Control: Se encarga de que los movimientos y velocidades sean las correctas (Cuadro del Salpicadero)•Otros Sistemas: Lubricación, refrigerado, frenado, etc.

Clasificación:

Según el Número de Entradas:• Ligazón Forzada, Ligazón Libre y Bloqueados

Según la Forma:• Cerrados y Abiertos

Según el tipo de Transformación del Movimiento:1. Movimiento Rectilíneo-Movimiento Rectilíneo

Palancas y Poleas2. Movimiento Circular-Movimiento Circular

Ruedas, Conos, Engranajes, Cables y Correas3. Movimiento Circular-Movimiento Rectilíneo

Piñón-Cremallera, Torno y Tornillo4. Movimiento Rectilíneo-Movimiento Circular

Biela-Manivela

2.1_ La Palanca•Es un mecanismo consistente en un eslabón unido al bastidor

por un PUNTO DE APOYO.•La fuerza que se desea vencer se denomina RESISTENCIA (R)•La fuerza motriz aplicada se denomina POTENCIA (F)•La distancia del punto de aplicación de R a O se denomina

BRAZO de RESISTENCIA (BR)•La distancia del punto de aplicación de F a O se denomina

BRAZO de POTENCIA (BF)

Hay tres tipos de Palancas:1.De Primer Género: El Punto de Apoyo se sitúa ente F y R2.De Segundo Género: La Resistencia se sitúa entre O y F3.De Tercer Género: La Potencia se sitúa entre O y R

La LEY DE LA PALANCA nos indica que: El producto de la Potencia por su brazo es igual al producto de la Resistencia por su brazo

F · BF = R · BR

2.2_ La Polea•Es un mecanismo cuya función es modificar la dirección de la fuerza aplicada

Poleas Fijas de radio “r”: Su eje de rotación permanece Fijo.

F · r = R · rF = R

Poleas Móviles de radio “r”: Su eje de rotación se puede desplazar de forma lineal paralelamente al mismo.

F · 2r = R · rF = R / 2

Polipastos: Combinaciones de Poleas. Hay Polipastos Potenciales y Polipastos Exponenciales

Los Polipastos Potenciales la mitad de las poleas son fijas y la otra mitad móviles. Para n poleas móviles:

F = R / 2·n

Los Polipastos Exponenciales tienen una sola polea fija y el resto de poleas móviles por las que pasa una cuerda diferente:

F = R / 2n

Es un mecanismo que sirve para reducir (Reductora) o aumentar (Multiplicadora) la velocidad de giro tanto como se desee.

3.1_ Ruedas de Fricción•Rueda Impulsora o Piñón: La que transmite el movimiento•Rueda Seguidora o Rueda: Es a la que se transmite el movimiento•En el punto de contacto entre el Piñón y la Rueda no hay deslizamiento•La Velocidad Lineal se mantiene constante: V2 = ω2 · R2 = V3 = ω3 · R3

•Relación de Transmisión: i = ω3 / ω2 = R2 / R3

•Ruedas de fricción Externas: La Rueda Impulsora y la Rueda Seguidora rotan en sentidos opuestos. Para que giren en el mismo sentido es necesario interponer una Rueda Loca entre ambas. La distancia entre ejes de rotación es C= R2 + R3 •Ruedas de fricción Internas: La Rueda Impulsora y la Rueda Seguidora rotan en el mismo sentido. La distancia entre los ejes de rotación es C= R3 – R2

•Al realizarse movimiento por fricción no sirven para potencias muy grandes porque motivan deslizamientos.

3.2_ Conos de Fricción•Los ejes de fricción no están paralelos•La rueda motriz está inclinada un ángulo α2 respecto el plano de fricción y la conducida un ángulo α3

•Relación de Transmisión: i = ω3 / ω2 = sen α2 / sen α3

•Al realizarse movimiento por fricción no sirven para potencias muy grandes porque motivan deslizamientos.

3.3_ Transmisión por Correa o Cable•Se basan en el uso de poleas cuando hay grandes distancias entre sus ejes de rotación•Las dos poleas se unen mediante cuerdas o correas que ni se deslizan ni se deforman•Si la correa no se cruza, las poleas giran en el mismo sentido•Si la correa se cruza, las poleas giran en sentidos opuestos•La Velocidad Lineal se mantiene constante: V2 = ω2 · R2 = V3 = ω3 · R3

•Relación de Transmisión: i = ω3 / ω2 = R2 / R3

•El rozamiento del eje produce pérdidas de potencia•La forma geométrica de correa (redonda, plana o trapezoidal)afecta a posibles resbalones sobre la polea

3.4_ Transmisión por Cadena

•Se basan en el uso de ruedas con salientes denominados “dientes” y unas cadenas en las que encajan estos dientes•No hay fricción ni deslizamientos•Las dos ruedas giran en el mismo sentido•La Velocidad Lineal se mantiene constante: Vi = ωi · Zi = Vs = ωs · Zs

•Relación de Transmisión: i = ωS / ωi = VS / Vi = Zi / Zs

•La rueda pequeña se llama Piñón y la grande Rueda o catalina

3.5_ Engranajes Cilíndricos•Transmite un movimiento de rotación de un eje a otro.•Ruedas dentadas y huecos donde encajan perfectamente estos dientes•La transmisión de movimiento es por empuje•Los dos engranajes giran en sentidos opuestos•La rueda menor es el Piñón y la grande Rueda•Relación de Transmisión: i = ωS / ωi = Ni / Ns

•Se utilizan para transmitir grandes potencias•Las hay de Dientes Rectos, de Dientes Helicoidales y de Tornillo Sin Fin•Los planos de rotación de los Tornillos sin Fin son perpendiculares entre el engranaje y el eje del tornillo

3.6_ Engranajes Cónicos•Los planos de rotación de los dos engranajes no son paralelos•También tienen dientes rectos y helicoidales

3.7_ Cruz de Malta• Es un mecanismo que transforma un

movimiento de rotación continua en otro de rotación alternativo

• Consta de una Rueda de Ginebra con ranuras y un rodillo saliente que actúa de manivela

• Cada vez que gira la manivela, el saliente encaja en un hueco de la Rueda de Ginebra y le hace avanzar

• Para que una rueda de n ranuras de una vuelta completa, la manivela debe dar n vueltas: i = 1/n

3.8_ Leva-Seguidor Oscilante

• La leva realiza un movimiento de rotación continua y el eslabón seguidor un movimiento de rotación alternativo

• El eslabón oscilante está en contacto con la leva en todo momento, por simple efecto de gravedad

• 4 tramos de movimiento: Subida: El eslabón oscilante se desplaza hacia arriba

Detención: El eslabón oscilante se mantiene arriba Retorno: El eslabón oscilante vuelva a su posición inicial

Posición Inicial: El eslabón oscilante está en posición de reposo

4.1_ Leva-Seguidor Lineal•El eslabón seguidor realiza movimientos rectilíneos alternativos, moviéndose hacia arriba al ser empujado por la leva y hacia abajo cuando el perfil de la leva desciende.•El radio de la Leva Excéntrica es “r”•La distancia del eje de giro al Centro de la Leva es “e”•Distancia del seguidor lineal a la línea del centro de rotación es “d”•Se denomina elevación al máximo desplazamiento del eslabón seguidor que está siempre en contacto con la leva.

DOPmax = ((e + r)2 – d2)1/2

DOPmin = ((r - e)2 – d2)1/2

Elevación = DOPmax - DOPmin

4.2_ Piñón-Cremallera•Consta de una rueda dentada denominada “piñón” y una barra también dentada llamada “cremallera”•La cremallera se desplaza linealmente un diente por cada desplazamiento circular de un diente del piñón•Si el movimiento de rotación es alternativo, el desplazamiento lineal también lo será•El Piñón y la Cremallera tendrán el mismo tipo y tamaño de diente

4.3_ Torno•Consta de un cilindro en torno al cual se puede enrollar una cuerda, fijada al cilindro en uno de sus extremos•Al girar el cilindro en sentido horario, la cuerda subirá y se enrollará en el cilindro•Al girar el cilindro en sentido antihorario, la cuerda bajará y se desenrollará del cilindro•Para enrollar la cuerda venciendo una resistencia “R” habrá que aplicar una fuerza “F”:

F · IF = R · r

4.4_ Mecanismo Tornillo-Tuerca•El tornillo es un cilindro provisto de una rosca exterior•Una tuerca es un cilindro hueco con una rosca interior•El filete de la rosca puede ser rectangular, triangular o trapezoidal y tienen diferentes utilidades•La distancia entre dos filetes consecutivos de denomina “paso”•La distancia lineal que recorre un elemento enroscado cuando se hace girar una vuelta se denomina “avance”•El trabajo “WF” realizado por la fuerza motriz “F” para vencer una resistencia “R” desde una distancia “IF” entre el eje y el punto de aplicación de la Fuerza:

WF = F · 2л · IF

•El trabajo “WR” realizado por la fuerza resistencia “R” es:WR = R · Avance

•Si las dos fuerzas son iguales:

F = R · Avance / 2л · IF

5.1_ Mecanismo Biela-Manivela•Es un mecanismo que transforma un movimiento de rotación en un desplazamiento rectilíneo•La Manivela realiza el movimiento de rotación continua y arrastra a la Biela en un movimiento longitudinal alternativo•La Biela puede estar unida a un pistón, como ocurre en los motores de explosión