02 MÁQUINAS, MECANISMOS Y GDL

8/13/2019 02 MQUINAS, MECANISMOS Y GDL

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TEMA : MQUINAS Y MECANISMOSEscuela Profesional de Ingeniera Mecnica Elctrica

Diseo y Construccin de Mquinas Ing. Juan Renzo Illacutipa Mamani


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TEMA : MQUINAS Y MECANISMOSGRADOS DE LIBERTADTIPOS DE MOVIMIENTOESLABONES, JUNTAS Y CADENAS CINEMTICASDETERMINACIN DEL GRADO DE LIBERTADMECANISMOS Y ESTRUCTURASEJEMPLOSTRABAJO ENCARGADO

Escuela Profesional de Ingeniera Mecnica Elctrica


MQUINAS Y MECANISMOS


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De forma sencilla, se puede decir que una mquina estformada por tres elementos principales:1. Elemento motriz: dispositivo que introduce la fuerza o elmovimiento en la mquina motor, esfuerzo muscular, etc.).2. Mecanismo: dispositivo que traslada el movimiento delelemento motriz al elemento receptor.3. Elemento receptor: recibe el movimiento o la fuerza pararealizar la funcin de la mquina un ejemplo de elementosreceptores son las ruedas).



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Para poder utilizar adecuadamente la energa proporcionadapor el motor, las mquinas estn formadas internamente porun conjunto de dispositivos llamados MECANISMOS.Los mecanismos son las partes de las mquinas encargadasde transmitir o transformarla energa recibida del elementomotriz una fuerza o un movimiento), para que pueda serutilizada por los elementos receptores que hacen que lasmquinas funcionen.



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Dependiendo de la funcin que el mecanismo realiza en lamquina, podemos distinguir dos categoras:1. Mecanismos de transmisin del movimiento.2. Mecanismos de transformacin del movimiento.



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GRADOS DE LIBERTADUn sistema mecnico puede clasificarse de acuerdo con elnumero de grados de libertad GDL) que posee.El GDL de un sistema es el numero de parmetrosindependientes medidas) que necesitan para definir suposicin en el espacio.En la figura se muestra un lpiz colocado sobre una hoja depapel en un plano y que tiene un sistema coordenado deXY. Si este lapiz permanece en el plano del papel, serequieren tres parametros GDL) para definircompletamente la posicion del lpiz en el papel. Este lpizen un plano tiene tres GDL.




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GRADOS DE LIBERTADEscuela Profesional de Ingeniera Mecnica Elctrica



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TIPOS DE MOVIMIENTOROTACIN PURAEl cuerpo posee un punto centro de rotacin) que no tienemovimiento con respecto al marco de referencia. Todos losdems puntos del cuerpo describen arcos respecto a estecentro.TRASLACIN PURATodos los puntos en el cuerpo describen trayectoriasparalelas curvas o rectas).MOVIMIENTO COMPLEJOEs una combinacin simultnea de rotacin y traslacin.




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ESLABONEs un cuerpo rgido que posee al menos dos nodos, que sonlos puntos de unin con otros eslabones.

ESLABONES, JUNTAS Y CADENAS CINEMTICASEscuela Profesional de Ingeniera Mecnica Elctrica



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JUNTAEs una conexin entre dos o ms eslabones en sus nodos),la cual permite algn movimiento, entre los eslabonesconectados. Las juntas son llamadas tambin parescinemticos.




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CADENA CINEMTICASe define como un ensamble de eslabones y juntasinterconectados de modo que proporcionen un movimientode salida controlado en respuesta a un movimiento deentrada proporcionado.



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DETERMINACIN DEL GRADO DE LIBERTADEl concepto de grado de libertad GDL) es fundamentalpara la sntesis y el anlisis de los mecanismos, el GDL es elnumero de entradas que se necesita proporcionar a fin deoriginar una salida predecible, as mismo es el numero decoordenadas independientes requerido para definir suposicin.Para determinar los GDL totales de un mecanismo, se debetener en cuenta el numero de eslabones y juntas, as comolas interacciones entre ellos. Los GDL de un ensamblepueden predecirse a partir de una investigacin de lacondicin de GRUEBLER.




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DETERMINACIN DEL GRADO DE LIBERTADEscuela Profesional de Ingeniera Mecnica Elctrica



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DETERMINACIN DEL GRADO DE LIBERTADEste razonamiento conduce a la ecuacin de GRUEBLER.GDL = 3L 2J 3GDondeGDL = numero de grados de libertadL = numero de eslabonesJ = numero de juntasG = numero de eslabones fijados




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DETERMINACIN DEL GRADO DE LIBERTADEn un mecanismo real aun si mas de un eslabn esta fijo enel efecto neto ser crear un eslabn fijo mayor y de ordensuperior, ya que solo hay un plano de sujecin. Por tanto, Ges siempre igual a uno y la ecuacin de Gruebler queda.GDL = 3 L - 1) - 2JEl valor de J en las dos ecuaciones anteriores debe reflejar elde todas las juntas en el mecanismo. Es decir, las semijuntasfuncionan como de 1/2 , debido a que solo eliminan unGDL. Esto es menos confuso si se utiliza la modificacin deKUTZBACH para la ecuacin de Gruebler en esta forma.




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DETERMINACIN DEL GRADO DE LIBERTADGDL = 3 L - 1) - 2J1 - J2Donde.L = numero de eslabones.J1 = numero de juntas completas.J2 = numero de semijuntas.El valor de J1 y J2 debe ser determinado cuidadosamentepara considerar todas las juntas completas, semijuntas yjuntas mltiples en cualquier eslabonamiento. Las juntasmltiples cuentan en una unidad menos que el nmero deeslabones conectados en la junta y se agregan a la categorade completas.




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MECANISMOS Y ESTRUCTURASLos grados de libertad de un ensamble de eslabonespredicen por completo su carcter.Existe solo tres posibilidades. Si el GDL es positivo se tendrun mecanismo y los eslabones tendrn movimiento relativo.Si el GDL es exactamente igual a cero, entonces se tendruna estructura y ningn movimiento es posible.Si el GDL es negativo, entonces se tendr una estructuraprecargada, lo que significa que ningn movimiento esposible y algunos esfuerzos pueden estar tambin presentesen el momento del ensamble. En la figura adjunta semuestran ejemplos de estos tres casos.




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MECANISMOS Y ESTRUCTURASEscuela Profesional de Ingeniera Mecnica Elctrica



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EJEMPLO 01CALCULE LOS GRADOS DE LIBERTAD DEL MECANISMO QUE SEMUESTRA EN LA FIGURA.




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EJEMPLO 01SOLUCIN :




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EJEMPLO 02CALCULE LOS GRADOS DE LIBERTAD DEL MECANISMO QUE SEMUESTRA EN LA FIGURA.




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EJEMPLO 02SOLUCIN :




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TRABAJO ENCARGADOIDENTIFIQUE LOS DISPOSITIVOS COMO MECANISMOS,ESTRUCTURAS O ESTRUCTURAS SOBRECARGADAS.




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TRABAJO ENCARGADOIDENTIFIQUE LOS DISPOSITIVOS COMO MECANISMOS,ESTRUCTURAS O ESTRUCTURAS SOBRECARGADAS.




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TRABAJO ENCARGADOTRACE CUIDADOSAMENTE DIAGRAMAS CINEMATICOS YHALLE SUS GRADOS DE LIBERTAD TOTALES.

Un mecanismo de limpia parabrisas.Un mecanismo de volcar de camion de volteo.Un mecanismo compactador de un camion de basura.Un mecanismo de levantamiento de un automovilUn mesilla de planchar plegadiza.

DESCRIBA EL MOVIMIENTO DE LOS SIGUIENTES DISPOSITIVOSCOMO ROTACION PURA, TRASLACION PURA O MOVIMIENTOCOMPLEJO.Una rueda de molino de viento.Las teclas en el teclado de la computadora.La manecilla de un reloj.Una ficha para hockey sobre hielo.




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TRABAJO ENCARGADOCUANTOS GRADOS DE LIBERTAD TIENEN LAS SIGUIENTESARTICULACIONES HUMANAS

La rodilla.El tobillo.El hombro.La cadera.El nudillo de un dedo.


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