Análisis y Síntesis de MecanismosUNIDAD I CLASIFICACIÓN DE MECANISMOS 1 Análisis y Síntesis de Mecanismos Introducción Un mecanismo es un dispositivo mecánico que tiene el propósito de transferir el movimiento y/o fuerza de una fuente (entrada) a una salida. Los mecanismos son casi siempre impulsados por un solo actuador para producir una amplia variedad de movimientos que van del muy simple respecto a un eje fijo, como el movimiento reciprocarte u oscilatorio, hasta los movimientos tridimensionales sumamente complejos. Entender cómo funciona un mecanismo en particular es bastante fácil, pero comprender cómo se originó y por qué se diseñó en esa forma específica, es más difícil. La tarea fundamental de conceptuar los mecanismos sigue siendo una combinación de arte y ciencia. 2.1 Mecanismo de cuatro eslabones. Los mecanismos se usan en una gran variedad de máquinas y dispositivos. El eslabonamiento de cadena cerrada más simple es el de cuatro barras, que tiene tres eslabones móviles (más un eslabón fijo) y cuatro juntas "revolutas", "de pivote" o "de pasador" (figura 2.1). El eslabón conectado a la fuente de potencia se llama eslabón de entrada (AAO ). El eslabón seguidor conecta el pivote móvil B al pivote BO de tierra. El eslabón acoplador o flotante conecta los dos pivotes móviles, A y B, "acoplando" el eslabón de entrada con el eslabón de salida. Puntos sobre el eslabón acoplador (llamados puntos trazadores de trayectorias) trazan en general curvas acopladoras algebraicas de sexto orden [1]. El eslabonamiento de cuatro barras es la cadena más básica de eslabones conectados por pasadores que permite movimiento relativo entre los eslabones (tres eslabones articulados entre sí constituyen una estructura). No obstante que se trata de un mecanismo simple, las cuatro barras forman un mecanismo muy versátil usado en miles de aplicaciones. Figura 2.1 Eslabonamiento de cuatro barras El mecanismo de 4 barras articuladas puede tomar otras formas, como se muestra en la figura 2. 2. En la figura 2.2a se ha cruzado el mecanismo, con los que se obtiene el movimiento manivela-balancín. En la figura 2.2b los eslabones opuestos tienen la misma longitud por lo que siempre permanecen paralelos; tanto el eslabón 2 como el 4 giran completamente. Este tipo de movimiento era característico de la transmisión de las locomotoras de vapor. La figura 2.2c muestra otro arreglo en el que tanto el eslabón motriz. Esta forma de mecanismo de cuatro barras es la base para el mecanismo de eslabón de arrastre (mecanismo de retorno rápido). Para una rotación de la manivela 2 a velocidad angular constante, el eslabón 4 girara a una velocidad angular no uniforme. La figura 2.2d muestra un arreglo en que el eslabón 4 se ha reemplazado por un bloque deslizante [2]. El movimiento del mecanismo de cuatro barras articuladas con frecuencia se caracteriza por el término manivela-balancín para indicar que la manivela 2 gira completamente y que el eslabón 4 oscila como se muestra en la figura 2.2a. En la forma análoga, el termino doble manivela indica que tanto el eslabón 2 como el 4 giran 2 Análisis y Síntesis de Mecanismos completamente como se aprecia en las figuras 2.2b y 2.2c. El termino doble balancín indica que tanto el eslabón 2 com el 4 oscilan como se aprecia en la figura 2.3 [2]. Una manera de determinar si un mecanismo de cuatro barras va a funcionar como manivela-balancín o doble balancín consiste en emplear la ley de Grashoff. B C 3 B 2 2 A 1 4 D A D 1 3 4 C (a) (b) 4 C C 3 3 B B 4 2 A C” 1 2 D A B´ 1 1 C´ B” (c) (d) Figura 2.2 Diversas configuraciones del eslabonamiento de cuatro barras En la figura 2.4 se muestra un mecanismo de doble manivela, tiene la propiedad de que la manivela L AB gire dos vueltas por una que gira la manivela LCD . Este mecanismo se llama también romboide de eslabones articulados [25]. C B A C D LAB = LAD LBC = LCD 3 B´ B 4 C´ 2 D A 1 1 Figura 2.3 Mecanismo de cuatro barras oscilador-oscilador Figura 2.4 Mecanismo de cuatro barras tipo romboide. 3 5a. con frecuencia es necesario calcular el desplazamiento de la corredera. su velocidad y su aceleración. el eslabón 3 la biela y el eslabón 4 el pistón. En el motor de combustión interna el eslabón 4 es el pistón sobre el que se ejerce la presión del gas. Esta fuerza se transmite por medio de la biela al cigüeñal. El eslabonamiento de cuatro barras y el de corredera manivela tienen ambos cuatro eslabones y ambos son considerados cadenas de cuatro barras [1].corredera 4 . es una cadena cinemática de cuatro barras con un deslizador reemplazando un eslabón de salida infinitamente largo. La figura 2. llamadas curvas acopladoras [1] Figura 2. Cada punto del eslabón acoplador traza diferentes trayectorias.manivela. El mecanismo de corredera y manivela mostrado en la figura 2. La figura 2. Las ecuaciones correspondientes se obtienen empleando al figura 2.5 Mecanismo de cuatro barras de corredera y manivela Aplicaciones: Este mecanismo se emplea ampliamente y encuentra su mayor aplicación en el motor de combustión interna.corredera El mecanismo de cuatro barras tiene algunas configuraciones especiales cundo uno o más eslabones son de longitud infinita.6b [2]. Al considera este mecanismo. Este mecanismo también se emplea en las compresoras de aire en las que el motor eléctrico mueve al cigüeñal.6a muestra un dibujo en que el eslabón 1 es el marco (que se considera fijo).5b muestra un eslabonamiento de corredera y manivela con un eslabón acoplador triangular ABP. el eslabón 2 es el cigüeñal.Análisis y Síntesis de Mecanismos Mecanismo de biela. B 3 2 4 A C 1 1 (a) Rsenθ R = L s e n β L Aβ θ (b) x A Figura 2. Se puede ver que hay dos puntos muertos durante el ciclo.6 Mecanismo de biela.manivela. el cual a su vez mueve al pistón que comprime el aire [2]. uno a cada posición extrema del recorrido del pistón. 7 muestra en el que punto B es centro del excéntrico y el punto A el centro de la flecha.corredera Mecanismo de colisa rectilínea (Yugo escocés) Este mecanismo es uno de los que proporciona movimiento armónico simple. Es un mecanismo que convierte un movimiento rotatorio a una lineal y viceversa. El pistón (corredera) 3 se mueve por la directriz 4 que gira alrededor del punto C la manivela 2 girar también vuelta completa alrededor del punto A. figura 2. aunque ahora se usa como un mecanismo en una máquina de prueba para producir vibraciones. También se emplea como generador de la función seno-coseno en dispositivos de cálculo [2]. La directriz 4 se llama se llama colisa giratoria [25].9. [2] Excéntrico 2 B 4 3 C A E 1 Figura 2. el elemento de salida esta acoplado directamente a un elemento que contiene una ranura. Su primera aplicación fue en bombas de vapor. 5 . a la vez.9 Mecanismo de colisa giratoria. La figura 2. El movimiento de este mecanismo con longitud equivalente AB de la manivela es idéntico al de la biela-manivela-corredera axial. se obtiene el mecanismo de colisa de cuatro eslabones articulados. Si en el mecanismo de cuatro eslabones articulados. aunque realiza básicamente la misma función que una manivela-corredera simple axial. Como se puede apreciar en la figura 2. en el cual se aplica el movimiento de entrada.manivela. en el cual se mueve un rodillo que va unido a la parte rotatoria. Este perno agrandado de la manivela se denomina excéntrico y se pude utilizar para sustituir la manivela en el mecanismo original.8 Mecanismo de colisa rectilínea C Figura 2. se deferencia de ésta porque el movimiento de salida lineal es una sinusoide pura [25]. desplazando el centro del perno de la manivela del de la flecha. B Rodillo 3 ω B θ 2 D 4 A 3 1 α 4 2 1 α A Figura 2.Análisis y Síntesis de Mecanismos Una variante de un mecanismo biela-manivela-corredera se puede obtener aumentando el tamaño del perno de la manivela hasta que sea mayor que la flecha a la que está unidad y. la corredera se mueve en directrices móviles.7 Variante del mecanismo de biela.8. Permite calcular el valor de la tangente del ángulo dado.10. 3 y 4. pero su velocidad angular será dos veces menor que la velocidad angular de la manivela [25]. la colisa realiza movimiento oscilante y y la manivela. se muestra el mecanismo tangente de colisa usado para instrumentos para realizar operaciones matemáticas.11. la colisa 4 girará también constantemente. Si el mecanismo de cuatro eslabones articulados el balancín y la biela se diseñan en forma de correderas. el giro de la colisa transcurre en la misma dirección y el mecanismo se denomina mecanismo con colisa giratoria.11 Mecanismo tangente de colisa 6 . 3 B 2 A 4 B D C 4 E 3 2 C A Figura 2. Si AB AC . al girar en forma constante la manivela 2.10 Mecanismo de colisa oscilatoria para torno cepillador Figura 2. gira se denomina mecanismo con colisa oscilatoria. Cuando AB AC .Análisis y Síntesis de Mecanismos De la figura 2. En la figura 2. pues el desplazamiento de la corredera 4 es proporcional a la tangente del ángulo de giro del eslabón 2 [25]. si AB AC . se obtiene entonces el mecanismo de colisa de cuatro eslabones con correderas. el mecanismo de colisa pude servir para disminuir la velocidad angular a la mitad. En otras palabras. 2. 13. Estos mecanismos se emplean en máquinas herramientas que tiene una carrera lenta de corte y una carrera rápida de retorno para una velocidad angular constante de la manivela motriz. Este mecanismo se obtiene a partir del mecanismo de 4 barras articuladas y se muestra en la figura 2. que es mucho mayor que la unidad.13 Mecanismo de eslabón de arrastre 7 . Para una velocidad angular constante del eslabón 2. [2] 6 5 E D 4 α 1 B A 2 A 3 β C 1 Figura 2. Para producir un retorno rápido de la herramienta.2 Mecanismo de retroceso rápido. esta relación deber ser mayor que la unidad y tan grande como sea posible. [2] E C 5 4 6 3 A D F B 2 1 1 Figura 2.Análisis y Síntesis de Mecanismos 2. el 4 gira a velocidad no uniforme. está marcado con α y para la carrera de retorno esta marcado con β. Al diseñar mecanismos de retorno rápido. Son una combinación de mecanismos simples tales como el mecanismo de 4 barras (manivela-balancín) y el mecanismo biela-manivela-corredera.12 Mecanismo de cepillo de manivela (colisa oscilatoria) Mecanismo de eslabón de arrastre. A manera de ejemplo el ángulo de la manivela para la carrera de corte para el mecanismo de cepillo manivela (torno cepillador) mostrado en la figura 2. esta relación se conoce como relación de tiempo. Existen varios tipos de mecanismos de retorno rápido que se describen a continuación. es su suma importancia la relación del ángulo de la manivela para la carrera de corte con respecto al de la carrera de retorno. entonces la relación de tiempo es α/β. También se emplea el mecanismo de colisa combinado con el mecanismo manivela corredera. Suponiendo que la manivela opera a velocidad constante.12. La corredera 6 se mueve con velocidad casi constante en casi durante la mayor parte de la carrera ascendente para producir una carrera ascendente lenta y una carrera descendente rápida cuando el eslabón motriz 2 gira en el sentido de las manecillas del reloj. lo que produce un movimiento rápido de retorno. D 5 4 6 C 4 1 A 2 A B E 1 3 Figura 2. Sin embargo. el mecanismo se llama biela-manivela no axial o biela-manivela-corredera descentrada. Si la recta x-x a lo largo de la cual se mueve el punto C de la articulación. pasa por el punto A. 8 . Éste es una variante de la primera inversión de la biela-manivela en que se mantiene fija la manivela. B 2 3 A 1 x 4 C e x x 1 Figura 2. por lo que el mecanismo solamente se debe usar en los casos en el que el espacio esté limitado y el mecanismo deba ser sencillo [2].14 muestra el mecanismo en donde tanto el eslabón 2 como el 4 giran revoluciones completas [1]. La figura 2.14 Mecanismo de Whitworth Mecanismo de biela-manivela-corredera descentrada: Como se muestra en al figura 2. en caso de que la recta xx no pase por estos puntos.Análisis y Síntesis de Mecanismos Mecanismo de Whitworth.15. la cantidad de retorno rápido es muy pequeña. el mecanismo bielamanivela-corredera puede estar descentrada.15 Mecanismo de biela-manivela-corredera descentrada. el mecanismo se llama biela-manivela-corredera axial o mecanismo de biela-manivla-corredera central. 3 Mecanismo de línea recta. este mecanismo genera verdaderos arcos circulares con radios mucho mayores que las longitudes del eslabón [3]. El eslabón 3 es igual al 4 y cuando O2 O4 es idéntico a O2 A. Richard Roberts. eslabonamiento de Chebyschev y el inversor de Peaucellier [2]. Peaucellier (1894) descubrió un mecanismo con movimiento de línea recta exacto. 2. de ocho barras en cual se ilustra en la figura 2. El eslabonamiento de Hoekens de la figura 2.18c. que se presenta en la figura 2. Dependiendo del mecanismo. Al mover el pivote O 2 a la izquierda o la derecha de la posición indicada. AoA = AB = AP.balancín de Grashof. esta línea recta puede ser una línea recta aproximada o teóricamente correcta por ejemplo: el eslabonamiento de Watt. Mecanismos de línea recta Scout – Russele produce un movimiento rectilíneo exacto trazado por el punto P. para guiar el eje trasero hacia arriba y hacia abajo en línea recta. y al cambiar solo la longitud del eslabón 1. Además esa cadena de Hoekens tiene la característica de velocidad muy aproximadamente constante a lo largo de la porción central se su movimiento de línea recta.16. es decir. Estos mecanismos se diseñan de tal forma que un punto de los eslabones se mueve en una línea recta. (figura 2. 9 . 6. en los sistemas de suspensión de los automóviles.18b. 7 y 8 forman un rombo. Mecanismos de línea recta Watt Fig.Análisis y Síntesis de Mecanismos 2.18a. El eslabonamiento de línea recta de Chebyschev. una línea recta. que tiene ciertas ventajas en algunos casos. AP/PB = BBo/AAo (figura 2. mecanismo de Roberts. todavía con frecuencia.18d es una manivela. Esta cadena de doble balancín se usa.16 [1]).17 Mecanismos de línea recta Scout – Russele Una aplicación muy común de las curvas de acoplador es en la generación de líneas aproximadamente rectas La primera aplicación de que se tiene noticia de una curva de acoplador en un eslabonamiento de línea recta de Watt figura 2. Mecanismos de línea recta Watt: Movimiento rectilíneo aproximado descrito por el punto P. Es también un doble balancín.18e. 2.17 [1]) Fig. un doble balancín de Grashof que aparece en la figura 2. el punto P genera un arco de radio infinito. Los eslabones 5. descubrió el eslabonamiento de línea recta de Roberts . 5 AP = 5 L1 = L2 L3 = L4 L5 = L6 = L7 = L8 e) Eslabonamiento de línea recta exacta de Peaucellier d) Eslabonamiento de línea recta de Hoekens Figura 2.Análisis y Síntesis de Mecanismos L1 = 4 L2 = 2 L3 = 1 L4 = 2 AP = 0.18 Mecanismos de Línea Recta [3] 10 .5 L4 = 2.5 L3 = 1 L4 = 2.5 P a) Eslabonamiento de línea recta de Watt L1 = 2 L2 = 1 L3 = 1 L4 = 1 AP = BP = 1 b) Eslabonamiento de línea recta de Chebyshev P c) Eslabonamiento de línea recta de Robert P P L1 = 2 L2 = 1 L3 = 2.5 P L1 = 2 L2 = 2.5 AP = 0. Mecanismo de línea recta de Hart 2. Mecanismo de línea recta exacta de Hart Figura 2. Un ejemplo de este mecanismo es el ventilador Roots cual se muestra en la figura 2. del mismo tamaño. 2. El primer tipo esta formado por dos ruedas con lóbulos que operan dentro de una caja de alojamiento.4 Mecanismo de ruedas de cámara. 11 .18-B.Análisis y Síntesis de Mecanismos En la figura 2. 2 y 3.19 Los rotores son cicloides impulsados por un par de engranes acoplados.18-A se muestran las tres configuraciones del mecanismo de line recta de aproximada de Evans y en la figura 2. a) Mecanismo de línea recta aproximada de Evans 1 b) Mecanismo de línea recta aproximada de Evans 2 c) Mecanismo de línea recta aproximada de Evans 3 Figura. Mecanismo de línea recta aproximada de Evans número 1.18-A.18-B se muestra la configuración del mecanismo de línea recta exacta de Hart. Este mecanismo toma distintas formas las cuales caen dentro de dos clasificaciones. colocados en el fondo de la caja. En las aplicaciones modernas el ventilador Roots tiene 3 lóbulos en cada rotor y se emplea en el supercargador de baja presión en los motores Diesel [2]. En la figura 2. 1. 2. que se encuentra en su interior.19 Soplador de Roots. La figura 2. viene a ser como tener un cilindro dedicado a cada uno de los tiempos.21 Motor Wankel [30] 2 Figura 2. con el pistón moviéndose continuamente de uno a otro. y que gira ya con un centro único [30].20. En un motor Wankel se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en lugares distintos de la carcasa o bloque. correspondiente a un motor rotativo o motor Wankel.21. aunque en su aplicación moderna se emplea bajo la forma de bomba. Más concretamente. dentro de la cual se encuentra un pistón triangular. 1 salid a Figura 2.20 Bomba de paletas 1 Compresión 3 Admisión 3 1 Salida Entrada Escape 2 Combustión Figura 2. correspondiente a una bomba hidráulica de engranes 1 entrada 1 2 3 4 salida 2 entrada 3 Figura 2.20 muestra una ilustración de este tipo.Análisis y Síntesis de Mecanismos La otra clase de ruedas de cámara tiene solamente un rotor colocado excéntricamente dentro de la caja y por lo general es una variante del mecanismo biela-manivela-corredera. El mecanismo mostrado en la figura 2. el cilindro es una cavidad con forma de 8. Este pistón comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal. 3. es decir. que realiza un giro de centro variable. En un motor alternativo. es un motor de combustión interna que funciona de una manera completamente diferente de los motores convencionales [2]. combustión y escape. se diseño originalmente para las maquinas de vapor. en el mismo volumen (cilindro) se efectúan sucesivamente 4 diferentes trabajos admisión. compresión.22 Bomba de engranes [30]. 12 .22 se muestra otro mecanismo de cámara. Otro ejemplo del segundo tipo de ruedas de cámara es el que se muestra en la figura 2. Una quinta bola con una ranura proporciona la fijación del conjunto de las partes a la vez que absorbe el empuje longitudina l. La Rzeppa en 1928 y la Tracta en 1933.23 muestra una ilustración de la junta [2]. La operación de estas juntas no se basa en el mismo principio que la junta de Hooke. Para ello se propusieron varias juntas que eran variantes del principio de Hooke. se obtiene una relación constante de velocidades angulares a partir de esta condición. Como se ve en la figura. [2] La figura 2. se forman ranuras simétricas entre sí alrededor de las líneas de los extremos de los yugos y hay cuatro bolas de acero localizadas entre estos extremos en un punto en el que los ejes de las ranuras de un yugo intersecan los ejes de las ranuras del otro yugo. en la que se reducía la longitud de la flecha intermedia a cero. La figura 2.Análisis y Síntesis de Mecanismos 2. La potencia se transmite desde la flecha motriz a la flecha movida por medio de estas bolas. Con una transmisión como la que se necesita en las ruedas delanteras de un automóvil. La figura 2. 2 y 4 formen ángulos iguales 3 con la flecha intermedia 3 [2]. las juntas con este diseño nunca se han empleado comercialmente. Junta de Hooke.5 Juntas de acoplamiento. También se le conoce con el nombre de junta universal y su mayor aplicación se encuentra en el campo automotriz. Esta junta se emplea para conectar dos flechas que se intersecan. [2] 13 . Es posible conectar dos flechas mediante dos juntas de Hooke y una flecha intermedia de manera que la relación desigual de velocidades de la primera junta quede cancelada por la segunda. La necesidad de tener una junta universal capaz de transmitir una relación constante de velocidades angulares aumentó con el desarrollo de la tracción delantera para los automóviles.24 muestra esta aplicación cuando las dos flechas 2 y 4 que se van a conectar no están en el mismo plano. incluso una desde 1870. La junta Weiss se patentó originalmente en 1925. En consecuencia. Sin embargo. La conexión debe efectuarse de manera que las flechas motriz y movida. de manera que el plano que contiene los centros de las bolas siempre biseca el ángulo entre las dos flechas.24 Conexión de dos flechas mediante dos juntas de Hooke Juntas universales de velocidad constante Durante muchos años. en que el ángulo β es a veces bastante grande. hasta donde se sabe. La introducción de las juntas Weiss y Rzeeppa en Estados Unidos y la Tracta en Francia satisfizo la necesidad que se tenía de una junta universal de velocidad constante. las condiciones cambiantes hacían casi imposible obtener una relación constante de velocidades angulares. Durante la operación las bolas cambian sus posiciones automáticamente según cambia el desplazamiento angular de las dos flechas.23 Junta de Hooke Figura 2.25 muestra una junta Bendix-Weiss. Figura 2. los ingenieros han tratado de desarrollar una sola junta universal capaz de transmitir una relación constante de velocidades. aunque esta solución no era totalmente satisfactoria. Ciertamente se podían emplear dos juntas de Hooke y una flecha intermedia. Seis bolas de acero insertadas en estas ranuras transmiten la torsión de la flecha motriz a la flecha movida.Análisis y Síntesis de Mecanismos La figura 2. También. Con esta alineación. una con una lengüeta y la otra con una ranura para recibir la lengüeta. las horquillas quedan en libertad de girar alrededor de los ejes de los cuerpos semiesféricos que están en el plano de la lengüeta y la ranura.27 Junta Tracta 14 . Figura 2.26 Junta Rzeppa La figura 2. Figura 2. La lengüeta y su ranura están perpendiculares a las ranuras que reciben a las horquillas. Las horquillas subtienden un ángulo mayor de 180° de manera que se autofijan cuando se ensamblan. En las aplicaciones industriales la junta se mantiene debidamente alineada mediante dos alojamientos esféricos que no se muestran. la junta o articulación transmitirá una relación constante de velocidades angulares. Adicionalmente. Cuando se arman.25 Junta Bendix – Weiss Figura 2. Los centros de curvatura para las pistas ranuradas están desplazados en direcciones opuestas respecto al centro de la junta o articulación a lo largo de los ejes de las flechas.26 muestra una junta Rzeppa (se pronuncia "shepa") de tipo de campana. la junta Tracta transmite el movimiento con una relación constante de velocidades [2]. al ensamblar la junta. cada uno de los cuerpos semiesféricos tiene una ranura que permite la conexión de la horquilla.27 muestra una junta Tracta que está formada por cuatro partes: dos flechas con extremos bifurcados y dos piezas semiesféricas. Cuando la junta se ensambla los ejes de las piezas semiesféricas siempre deben permanecer en el mismo plano gracias a la unión de la lengüeta y la ranura. La junta está formada por un alojamiento esférico y una pista interna con ranuras correspondientes en cada parte. los alojamientos proporcionan una cubierta del tipo de rótula que soporta las flechas de manera que sus ejes se intersectan en todo momento en un punto equidistante de los centros de los miembros semiesféricos. Los desplazamientos controlan las posiciones de las bolas de manera que sus centros siempre se encuentran en un plano que biseca los ángulos entre las flechas. Con los centros de las flechas en este plano. Las bolas se encuentran en ranuras curvas en las pistas y quedan en posición mediante una jaula que está entre las pistas. figura 2. 4. La figura 2.29 muestra una unidad de transmisión delantera con una junta Rzeppa una junta tri-pot. alojamiento cilíndrico. La cruceta generalmente se encuentra acoplada mediante estrías a una flecha. Eje de interconexión. 3. barrenos axiales (reten de rotula y rodillo) Figura 2. siempre se transmitirá una velocidad angular constante entre la flecha de entrada y la flecha de salida a cualquier ángulo entre las flechas. eje de transmisión. La junta tri-pot se usa extensamente en las transmisiones automotrices de tracción delantera en combinación con la junta Rzeppa. 5. 6. equidistantes y parcialmente cilíndricos. La junta tri-pot tiene un alojamiento cilíndrico con tres barrenos axiales. 3 6 4 A 5 7 2 A 7 Junta tripot: 2.Análisis y Síntesis de Mecanismos Además de las juntas de velocidad constante mencionadas anteriormente. Los barrenos axiales alojan a una cruceta que tiene tre s muñones con una bola montada en cada uno de éstos.29 Unidad para tracción delantera. empleándose esta última para la junta exterior y la primera para la junta interior. Los puntos de contacto entre las bolas y los barrenos de alojamiento siempre se encuentran en un plano que biseca el ángulo entre las dos flechas. y el alojamiento se une mediante tornillos a la otra flecha. En consecuencia. cruceta de articulación.28.28 Junta tripot. se ha desarrollado otro tipo de junta conocida como junta tri-pot. [ ] Funda fuelle de la articulación tipo Tripot Funda fuelle de la articulación tipo Rzeppa Eje de transmisión Eje de interconexión Junta Tripot interior Junta Rzeppa exterior Figura 2. [] 15 . rodillo de articulación y 7. (b) 6 ranuras [4] 16 . El movimiento intermitente es una sucesión de movimientos y detenimientos.30 Junta de Oldham 2. figura 2. Un motor a velocidad constante impulsa la entrada. El mecanismo está formado por dos discos. Durante el giro entorno al eje de entrada engranará con una de las ranuras de la rueda de salida obligándola a describir un giro hasta que deje de contactar con la ranura [6].6 Mecanismo de movimento intermitente. Un detenimiento es un lapso de tiempo en el que el eslabón de salida permanece estacionario. Mecanismo de Cruz de Malta.30. El mecanismo de Cruz de Malta o de Ginebra. con lo que el movimiento de la rueda de salida se reanudará. El otro disco dispone de una serie de ranuras (n) radiales (cómo mínimo 3) formando un ángulo (β) entre ellos. R4 A y B 4 P2 3 P3 2 B R1 Figura 2. los mecanismos intermitentes se caracterizan por comunicar paros temporales en cada ciclo a sus eslabones.31 Cruz de Malta o Rueda de Ginebra: (a) 4 ranuras.31 proporciona una salida intermitente a partir de una entrada de velocidad constante. El resultado es la rotación intermitente de la rueda de Ginebra. se usa para unir dos árboles paralelos de muy reducida distancia axial. Hay muchas aplicaciones en maquinaria que se necesita este movimiento intermitente. Así. Este mecanismo es una inversión del yugo escocés (colisa rectilínea). La junta consta de tres elementos dos solidarios uno a cada eje y un tercero que sirve de unión entre las anteriores como se puede ver en la figura 2. Curz de Malta Rueda de Ginebra o cruz de Malta Manivela P 2 θ P 3 r2 3 ω3 ω2 β 2 β r3 B A Manivela c (a) (b) Figura 2. Transcurrido un cierto ángulo de la entrada volverá a engranar con otra ranura. El de entrada está graduado al que se le acopla un pasador (P). en tanto que el eslabón de entrada continua moviéndose.Análisis y Síntesis de Mecanismos Junta Oldham La junta Oldhan también denomina de platillos en cruz. pero en este caso está abierto con diferentes yugos. La uña de empuje del brazo hace girar la rueda dentada en sentido antihorario y no trabaja durante el movimiento de regreso del brazo en sentido horario. 2 3 A B Figura 2. La rueda motriz lleva un diente y el eslabón movido un número de espacios de dientes para producir el ángulo necesario de posicionamiento. Engranaje intermitente Este mecanismo se aplica en los casos en que las cargas son ligeras y el choque es de importancia secundaria.Análisis y Síntesis de Mecanismos Mecanismo de trinquete En la figura 2. La uña de retén impide que la rueda del trinquete cambie de dirección de giro mientras regresa la uña de empuje. Figura 2.32 Mecanismo de trinquete [3].33).32 se muestra el mecanismo de trinquete. montacargas [3]. Se utiliza en llaves de trinquete (o matraca) para tuercas.33 Mecanismo lineal de Cruz de Malta [3]. Mecanismo de Ginebra Lineal Existe la variante del mecanismo de Cruz de malta que tiene salida en traslación lineal (figura 2. Se utiliza como impulsor de cintas transportadoras intermitentes con las ranuras formadas en la misma cinta transportadora. ωent. Se debe emplear un dispositivo de fijación para evitar que la rueda 2 gire cuando no esta marcando.34 muestra este arreglo. Corredera vsal 2 3 Manivela 2 Figura 2. El brazo de empuje pivotea sobre el eje de la rueda dentada y entonces el eje se mueve hacia atrás y hacia delante para accionar la rueda. la superficie convexa de la rueda 1 se acopla con la superficie cóncava entre los espacios de los dientes del eslabón 2 [2]. Este mecanismo es análogo al de yugo escocés. En la figura se muestra un método.34 Engranaje Intermitente [2] 17 . La figura 2. también se utiliza como motor de giro alterno para lograr una oscilación lineal [3]. a la que se aplica torsión. Después de que la rueda de escape gira una pequeña distancia. vuelve al reposo cuando el diente B choca contra la piedra derecha de paleta. Hay muchos tipos de escapes pero el que se usa en relojes debido a su exactitud es el escape de volante mostrado en la figura 2. vuelve al reposo cuando el cliente A choca contra la piedra izquierda. Con este impulso la palanca comienza a mover la joya. con pasos discretos. Esta acción libera el diente B. Esta choca contra el perno del lado derecho y se detiene. Para estudiar el movimiento de este mecanismo a lo largo de un ciclo consideremos la palanca detenida contra el perno del lado izquierdo mediante el cliente A de la rueda de escape que actua sobre la piedra de paleta izquierda. y es precisamente como tal que encuentra su máxima aplicación en los relojes de pared y de pulso. Ahora la joya choca contra el lado izquierdo de la ranura y mueve a esta en el sentido contrario al de las manecillas del reloj. con lo que ahora la rueda gira en el sentido de las manecillas y la parte superior del diente A da un impulso a la parte inferior de la piedra izquierda al deslizarse por debajo de la misma. El volante completa su giro. aunque el volante sigue girando hasta que su energía es vencida por la tensión del pelo. la fricción del pivote y la resistencia del aire. Debido a esta acción.35 Mecanismo de escape [2] 18 .35 [2]. Otro nombre con el que se conoce al escape de volante es el escape de palanca desprendida debido a que el volante esta libre y sin contacto con la palanca durante la mayor parte de su oscilación.Análisis y Síntesis de Mecanismos Mecanismos de escape Este tipo de mecanismo es uno en que se permite girar a una rueda dentada. Después de una pequeña rotación de la rueda de escape. El volante gira en el sentido contrario al de las manecillas del reloj de manera que su joya choca contra la palanca. Una segunda aplicación consiste en emplearlo como gobernador para controlar el desplazamiento. el cual da un impulso a la palanca por medio de la piedra derecha. invierte la dirección y vuelve con un movimiento en el sentido de las manecillas del reloj. bajo la acción de un péndulo. El movimiento de palanca hace que la piedra izquierda de paleta se deslice y se destrabe el diente A de la rueda de escape. con lo que da energía al volante para mantener su movimiento. Debido a esta libertad relativa del volante el escape tiene una exactitud de +-1% Figura 2. la que ha bajado debido a la rotación de la palanca. el mecanismo se puede emplear como dispositivo del tiempo. moviéndola en el sentido de las manecillas. La fuerza del diente B de la rueda de escape sobre la piedra de paleta derecha mantiene a la palanca asegurada contra el perno de lado derecho. la torsión o la velocidad. Con poleas guías. puede decirse que este mecanismo se emplea siempre que se quiera transmitir el movimiento entre dos árboles. También puede usarse este mecanismo como variador de velocidad entre dos árboles. -Ejes no paralelos.36). En general. Variadores de velocidad. se desee una cierta flexibilidad en la conexión. Transmisión abierta. en algunos casos en lugar de eslabones acopladores o intermedios se usan los eslabones flexibles tales como: bandas.7 Mecanismo de eslabones flexibles. Poleas y bandas trapezoidales. 2. Los mecanismos de banda y poleas son eslabones flexibles encargados de transmitir la rotación entre dos árboles (paralelos o no) por medio de la fuerza de rozamiento generada entre la polea y la correa. Además de los mecanismos en los cuales sólo intervienen cuerpos rígidos. Poleas y bandas dentadas ó sincronizadas (Fig. 2. Los mecanismos con eslabones flexibles pueden servir no sólo para transmitir movimiento entre ejes paralelos sino también entre ejes que se cruzan Mecanismo de banda y poleas. Figura 2.36 -Ejes paralelos. Banda semicruzada.Análisis y Síntesis de Mecanismos 2. cables y cuerdas. Continua: Poleas cónicas. Según la posición de los ejes: Figura 2. Intermitente: Bloque de poleas (Fig.37 19 . Clasificación [5]: Según la forma de los eslabones flexibles: Poleas y bandas planas. o cuando aun pudiendo emplear estas. tanto en forma continua como intermitente [5]. Transmisión cruzada. en posiciones relativas cuales quiera. cuando la distancia sea excesiva para el empleo económico de las ruedas dentadas.37). cadenas. El mecanismo consta de dos ruedas dentadas y un eslabón flexible formado por una serie de eslabones rígidos que pueden tener movimiento relativo entre ellos. igual que la transmisión por engranes. Normalmente la transmisión de cadenas se emplea entre ejes paralelos que giran en el mismo sentido.39 se muestran los elementos principales de una transmisión de cadena y rueda dentada. Paso Hilera de trabajo (lado tenso) Catarina conducida Catarina motriz Hilera floja Figura 2. son aquellos encargados de transmitir un movimiento de rotación entre dos árboles paralelos (ejes o flechas) por medio del empuje generado entre los dientes de las ruedas y los eslabones de la cadena. La transmisión a través de cadenas da una sincronización de los movimientos de los ejes. Desde luego. Elementos de una transmisión de cadena [ ] 20 . En la figura 2.39.38. figura 2.Análisis y Síntesis de Mecanismos Mecanismos de cadena y ruedas dentadas Los mecanismos de cadena y ruedas dentadas (catarinas). nunca podrán estar tan distantes como si la conexión fuera por bandas. una hilera c) Componentes de la cadena Figura 2.38 Transmisión por cadena de rodillos. [17] a) Rueda dentada b) Cadena de rodillos estándar (Gall). y en los caso en que la distancia entre ejes ocasiona que no sea práctico el uso de engranes. pero frente a esta tienen la ventaja de carecer de patinamiento. b) Seguidor de cara plana. Teniendo en cuenta la leva. pudiendo ser éste rectilíneo alternativo (traslación) u oscilante (rotación). Las levas son unos mecanismos compuestos generalmente por un eslabón impulsor llamado "leva" y otro eslabón de salida llamado "seguidor" entre los que se transmite el movimiento por contacto directo.41). b) de cuña. Teniendo en cuenta el seguidor. Además su principal ventaja reside en que se pueden diseñar de forma que se obtenga casi cualquier movimiento deseado del seguidor. Son mecanismos sencillos.Análisis y Síntesis de Mecanismos 2. llamada también de disco o radial. d) Leva lateral o de cara. tienen pocas piezas móviles y ocupan espacios reducidos. Figura 2.40 Tipos de levas: a) de placa. 21 . Teniendo en cuenta la posición relativa entre el seguidor y la leva. c) Leva cilíndrica o de tambor. poco costosos. Otra clasificación de las levas se puede hacer teniendo en cuenta el movimiento del seguidor. c) Seguidor de rodillo.8 Levas. c) de tambor y d) de cara [ ]. a) Seguidor de cuña. b) Leva de cuña. cuando el eje del seguidor pasa por el centro de la leva o de seguidor descentrado. (Figura 2. CLASIFICACIÓN DE LAS LEVAS Los mecanismos de leva se pueden clasificar teniendo en cuenta como son la "leva" y el "seguidor". pueden ser de seguidor centrado. (Figura 2. d) Seguidor de cara esférica o zapata curva.40): a) Leva de placa. La American Gear Manufacturers Association (AGMA). Se utilizan en aplicaciones en las que una razón de velocidad angular constante (o una razón de par constante) se debe transmitir de un eje a otro.Engrane de gusano o tornillo sin fin .41 Tipos de seguidor: a) de cuña.9 Engranes y trenes de engranaje. 6. Transmiten movimiento de un eje giratorio a otro. o a una cremallera que realiza una traslación en línea recta. 4.Rectos . tales como los de transmisión por cadena y por banda. 5. las siguientes funciones.Engranes no circulares TRENES DE ENGRANES Cuando se tiene un conjunto de dos o mas piezas dentadas acopladas se les llama engranajes (tren de engranes). usualmente los engranes son más costosos que otras transmisiones de par torsión.Cónicos de dientes rectos . 2. Los engranes son transmisiones de par de torsión más fuertes y resistentes. La transmisión de potencia por medio de engranajes. manufactura y ensamblado de engranes. b) de cara plana. Los engranes están altamente normalizados respecto a la forma de los dientes y a su tamaño. [ ] 2. c) de rodillo y d) de zapata.Cónicos de dientes en espirales .-Cambio del momento de torsión. 22 . TIPOS DE ENGRANES . cumple entre otras.De espina de pescado o doble helicoidal . 1.-Sincronización de los movimientos de los ejes. DIM y NOM publica normas para el diseño. Los engranes son elementos de máquinas que transmiten movimiento mediante dientes que engranan de manera sucesiva. ISO.-Conexión entre ejes paralelos.Helicoidales .-Transferencia de potencia de un eje a otro.Análisis y Síntesis de Mecanismos Figura 2.-Cambio de la velocidad de rotación. su eficiencia de transmisión de potencia puede ser tan alta como del 98%.-Cambio del sentido de giro. 3. Por otro lado. Entre los más comunes se tienen los siguientes los cuales se muestran en la figura 2. (a) 6 8 Brazo 4 C 5 7 3 B A 1 2 1 9 Figura 2. (b) planetarios. figura 2. 23 . 2 A 3 B 4 1 2 A 1 B 4 3 1 (b) 2 Figura 2. figura 2.44.42 Tipos de trenes de engranes: (a) ordinarios.Análisis y Síntesis de Mecanismos Clasificación de engranajes Tren de engranes ordinarios Clasificación de engranajes Tren de engranes planetarios (o epicícloidales) Tren de engranes compuestos En un tren de engranes ordinarios los engranes giran con referencia a ejes fijos.42a [1].42b [1] En un tren de engranes compuesto esta conformado por engranajes ordinarios y planetarios. figura 2. La bancada soporta los engranes y forma el eslabón fijo en el mecanismo.43.43 Tren de engranes compuesto Los engranajes se dividen en grupos y se designan por la posición que tienen los dientes respecto al eje de rotación del engranaje. En un tren de engranes planetarios los ejes de algunos engranes se encuentran en movimiento y uno de los engranes generalmente se convierte en engrane fijo. 2. 3. Los engranes rectos se utilizan 2. Los engranes cónicos rectos se 4.Análisis y Síntesis de Mecanismos 1. Figura 2.44 Grupos de engranajes 24 . Los engranes helicoidales se emplean para transmitir movimiento de rotación entre ejes paralelos. Engranajes rectos Engranajes helicoidales Engranajes cónicos Engranajes de tornillo sinfín y corona Engranaje de piñón y cremallera 1. 5. 5. para transmitir movimiento entre ejes paralelos o no paralelos (ejes cruzados). El engranaje de piñón y cremallera se utiliza para producir un movimiento lineal de la cremallera a partir del movimiento giratorio del piñón motriz o viceversa. 4. 3. El engranaje de tornillo sin fin se usan para transmitir movimiento entre ejes que se intersectan y los cónicos en espiral para ejes que no se intersectan utiliza para transmitir movimiento entre ejes no paralelos (cruzados) que no se intersectan. llevan el nombre de mecanismos de fricción. o bien para frenar su movimiento. En la figura 2. Los mecanismos de fricción se usan mucho para una variación suave de velocidad de las velocidades angulares.45-A. Los mecanismos de fricción con transmisión sin pasos se llaman también variadores de velocidad.45 y 2.46 se muestran algunos mecanismos de fricción [25].Análisis y Síntesis de Mecanismos Mecanismos de fricción. Mecanismos de fricción de ruedas cilíndrica y cónica 0 3 2 2 3 Figura 2. En la serie de mecanismos usados en la tecnología actual se usa la fuerza de fricción. Mecanismo de fricción de ruedas cónicas internas 25 . en calidad de la fuerza para poner en movimiento a los eslabones. Los mecanismos en los cuales se usa la fuerza de fricción. 3 3 A 2 P 2 A P B B 1 1 Mecanismo de fricción con rueda cilíndrica interna Mecanismo de fricción con ruedas cilíndricas 0 B θ3 3 2 A P β θ2 Mecanismo de fricción con ruedas cónicas Figura 2.45. Existen dos tipos clásicos de mecanismos de 6 barras: los mecanismos de Watt y los mecanismos de Stephenson. conocidos como tipos I y II. al poseer más barras interconectadas. Las cadenas cinemáticas de Stephenson se caracterizan por que los dos eslabones ternarios (eslabones con 3 articulaciones) no están conectados directamente uno al otro (es decir.50. se suele considerar como opción los mecanismos de 6 barras. Estos mecanismos. figura 2. James Watt (1736-1819) propuso dos mecanismos de 6 barras. los mecanismos de 6 barras clásicos deben considerarse como una extensión del mecanismo de 4 barras. Existen tres tipos distintos del eslabonamiento de Stephenson.46.47. es deseable duplicar el movimiento del centro de rotación relativo entre el fémur y los huesos de la pierna (tibia y el peroné) para mantener la estabilidad al caminar. el diseño de una prótesis externa para una pierna amputada por encima de la rodilla. Así.49 y 2. Las figuras 2. Los mecanismos de seis barras son útiles en el diseño de dispositivos biomecánicos.Análisis y Síntesis de Mecanismos 5 4 3 2 x x 2 3 1 Mecanismo de fricción frontal para transmisión sin pasos 1 Mecanismo de fricción para transmisión sin pasos con desplazamiento de tornillo y tuerca Figura 2. diseñado con este fin [1]. poseen una articulación en común). no poseen una articulación en común). figura 2. Mecanismos de fricción para transmisión sin pasos Mecanismo de seis barras Cuando el mecanismo de 4 barras no es capaz de proporcionar las características de funcionamiento requeridas. proporcionan posibilidades de movimiento más complejas que pueden ser aplicables a problemas en los que el mecanismo de 4 barras no es aplicable. Por ejemplo. muestran un generador de movimiento de seis barra Stephenson I. Estos mecanismos se caracterizan por que los dos eslabones ternarios (eslabones con 3 articulaciones) están conectados uno al otro (es decir. 26 .48. 48 Eslabonamientos de Stephenson I..47 Eslabonamientos de Watt I y II de seis barras [1] 6 6 5 3 4 3 5 4 2 2 1 1 1 1 b) Eslabonamiento Stephenson II de 6 barras a) Eslabonamiento Stephenson I de 6 barras 5 3 6 2 1 4 1 1 c) Eslabonamiento Stephenson III de 6 barras Figura 2.Análisis y Síntesis de Mecanismos 5 3 6 5 3 4 2 4 6 2 1 1 1 1 1 b) Eslabonamiento Watt.II y III de seis barras [1] 27 . II de 6 barras a) Eslabonamiento Watt. I de 6 barras Figura 2. los eslabones 4 y 5 son de la misma longitud. University of California. University of California. La figura 2. P se aproxima a infinito. Al disminuir el ángulo a y conforme los eslabones 4 y 5 se hacen mas colineales. Aplicaciones. Berkeley) [1] Mecanismo de palanca Este mecanismo tiene muchas aplicaciones en que es necesario vencer una gran resistencia con una fuerza motriz muy pequeña. Este mecanismo se emplea en una quebradora de piedra para vencer una gran resistencia con una fuerza pequeña. Este mecanismo puede ser empleado lo mismo en forma estática que dinámica. F P 3 C 5 6 α E Figura 2. la fuerza F necesaria para vencer una resistencia dada P disminuye en la forma mostrada por la siguiente relación [2]: F 2 tan P 1 B 2 Se ve que para una F dada conforme a se aproxima a cero. Berkeley) [] Figura 2.51 muestra el mecanismo. como se puede ver en muchos dispositivos sujetadores de palanca para detener o fijar piezas de trabajo [2].50 Mecanismo protésico de rodilla con eslabonamiento de seis barras: Posición flexionada (Biomechanics Laboratory.Análisis y Síntesis de Mecanismos Figura 2.51 Mecanismo de Palanca A α 4 D 1 28 .49 Mecanismo protésico de rodilla con eslabonamiento de seis barras: Posición extendida (Biomechanics Laboratory. La figura 2. además los tres lados de los triángulos siempre son paralelos. El punto T está en el eslabón 5 en la intersección de una línea trazada desde 0 hasta P. Tornillos de potencia 29 . De las configuraciones mostradas. Se tiene la siguiente relación. Pantógrafo. otro punto del mecanismo traza una trayectoria idéntica amplificada o reducida.53 se muestran algunas configuraciones del pantógrafo. Este mecanismo se emplea como dispositivo de copiado. El punto P hace la función de un dado y traza el contorno de una plantilla en tanto que una fresa giratoria se coloca en Q para que maquine el dado a una escala más pequeña. En la figura 2. el punto T traza una trayectoria semejante a escala reducida [2]. Se debe cumplir las siguientes razones: NT PN M 0 PM R 0 P PM 0T MN ó 0 0 T P T N S R M P P N S R 0 S N M P 0 M M N T T R Figura 2. B D 4 4 T 2 Tamaño de la figura en P AP Tamaño de la figura en T AT P 5 3 A C 1 Figura 2. Los eslabones 2.52.52 muestra una ilustración de este mecanismo. en especial en las máquinas de grabado y de trazo de perfiles o contornos. ACT y DPT son triángulos semejantes.52. el punto P dibuja una trayectoria y el punto T traza una trayectoria semejante.53 Configuraciones del pantógrafo. 4 y 5 forman un paralelogramo y el punto P está en una extensión del eslabón 4. De la figura 2. Cuando se hace que un punto siga una determinada trayectoria. Este mecanismo tiene muchas aplicaciones en los dispositivos de copiado. Uno de los usos de las contorneadoras es la fabricación de dados o moldes.Análisis y Síntesis de Mecanismos Mecanismo de pantógrafo. Cuando el punto P dibuja una trayectoria. 3. se puede hacer que el tornillo se traslade.54 Mecanismo de tornillo de potencia. También es llamado tornillo sin fin por su circuito en infinito. C. Los tornillos de potencia y de bolas se diseñan para convertir movimiento rotatorio en movimiento lineal. Los tornillos de potencia trabajan con el principio clásico del tornillo con rosca y su tuerca correspondiente (figura 2.Análisis y Síntesis de Mecanismos En la mayoría de los casos los tornillos se usan como sujetadores. Por el contrario. . en muchos tipos de máquinas son incorporados para transmitir potencia o movimiento desde una parte de una máquina a otra. por ejemplo el gato de tornillo. y para ejercer la fuerza necesaria para mover un elemento de máquina a lo largo de una trayectoria deseada. situado sobre un plano inclinado. El análisis de otros tipos de tornillos. Fue inventado en el siglo III a. si la tuerca se soporta mientras gira. mientras que la tuerca se mantiene sin girar. Se basa en un tornillo que se hace girar dentro de un cilindro hueco. Figura 2. sobre todo cuando son aplicadas grandes fuerzas a lo largo de su eje.54). por ejemplo el portaherramientas de un torno. sin embargo. Además de esta función de trasmitir el movimiento. y que permite elevar el cuerpo o fluido situado por debajo del eje de giro. se basa en los mismos principios. la tuerca se trasladará a lo largo del tornillo. Si el tornillo se soporta con cojinetes y gira. Un tornillo de rosca cuadrada es usado comúnmente para este último fin. aunque existen hipótesis de que ya era utilizado en el Antiguo Egipto. Desde su invención hasta ahora se ha utilizado para el bombeo.55 se muestra en forma de bloques una transmisión mecànica [30]. del que recibe su nombre. harina. Transmisión Se define como transmisión al mecanismo o sistema mecánico empleado para llevar el movimiento desde el eje del motor o fuente de potencia de una máquina hasta el eje de la carga resistente de salida. cereales o material excavado. por Arquímedes. tornillo con rosca (1) y su tuerca (2) Tornillo de Arquímedes Un tornillo de Arquímedes es una máquina gravimétrica helicoidal utilizada para elevación de agua. En la figura 2. la rosca impulsará al portaherramientas a lo largo de la bancada de la máquina para hacer un corte. la transmisión debe transformar la potencia mecánica suministrada por el motor adaptándola a las necesidades de la salida (aplicaciónes). como el de rosca en V. 30 . Análisis y Síntesis de Mecanismos Figura 2. La figura 2. el punto P traza un círculo del mismo diámetro en el sentido de las manecillas del reloj. Lo cual causa que el punto P copie el movimiento del punto A y produce una réplica de 1:1exacta del movimiento circular de A en torno a O 4 . trazador de círculos exactos que contiene un pantógrafo (B-C-D-O4 ). Cuando la manivela gira en el sentido contrario al de las manecillas del reloj.55-1.55-1b muestra un mecanismo de Delone. pero en la dirección opuesta. Mecanismos generadores de círculos 31 . de seis barras. a) Mecanismo de cuatro barras de Chebyschev trazador de círculos aproximados b) Mecanismo de seis barras de Delone trazador de círculos exactos Figura 2.55 Transmisión mecánica con acoplamientos [30] Algunos de los sistemas más habituales empleados en las transmisiones son: Transmisión Transmisión Transmisión Transmisión Transmisión Transmisión por engranaje por banda por cadena por rueda de fricción por tornillo de potencia y husillo de bolas por cable Mecanismos generadores de círculos La figura 2.55-1a muestra un mecanismo de Chebyschev de cuatro barras trazador de círculos aproximados. . de corredera y manivela o de piñón y cremallera. el mecanismo de una bomba de petróleo y el mecanismo de freno de una silla de ruedas. Por ejemplo.56. Otros ejemplos son.) Son controladas por un solo actuador.. las salidas múltiples puertas para dirigir el aire a las ventilas. como se muestra en la figura 2. Un ejemplo simple es el mecanismo de un aspersor para césped que transforma el movimiento rotatorio de la manivela (impulsada por la presión del agua) en un movimiento oscilante del tubo del aspersor. clasificaremos los mecanismos de acuerdo con el tipo de movimiento de la entrada y la salida como R(rotación). se han identificado un conjunto genérico de uno o más bloques constitutivos físicos.Conducción de cuerpo rígido (generación de movimiento}.Conversión de un movimiento de entrada de rotación simple en la generación de una trayectoria deseada (generación de trayectoria). como en un motor eléctrico o una manivela manual. Bloques constitutivos básicos de mecanismos Muchos mecanismos aparentemente complicados son en realidad generados a partir de bloques constitutivos básicos. Correspondiente a cada bloque constitutivo funcional (por ejemplo. 1. donde la herramienta (aparato soldador. y generación de trayectoria. Un método para crear mecanismos nuevos es identificar y entender el propósito específico de cada uno de esos bloques constitutivos. etc. aplicación de selladores y corte de telas. 32 . 2.59 que transforman un movimiento rotatorio en uno de traslación o viceversa.Análisis y Síntesis de Mecanismos CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS Y BLOQUES CONSTITUTIVOS BÁSICOS Los mecanismos pueden clasificarse en tres categorías dependiendo de las tareas que realizan: generación de movimiento. T(traslación) o H(helicoidal. dependiendo del contexto. Los mecanismos de este tipo son también útiles para el control de salidas múltiples con una sola entrada. Los bloques constitutivos funcionales representan lo que se logra o lo que necesita lograrse. R y T coordinados). 3. Aquí la tarea implica conducir un cuerpo rígido a través de un conjunto de posiciones y orientaciones deseadas. aplicador del sellador o aparato de corte) está directamente unida al eslabón de salida del mecanismo. descongelador. o bien del tipo de traslación pura. donde tanto la entrada como la salida se mueven (rotación o traslación) con respecto a un eje fijo (generación de función). Las combinaciones de esos tres tipos diferentes de movimientos proporcionan la base para los bloques constitutivos funcionales. sin ninguna referencia a cómo exactamente se lleva a cabo el movimiento. En los sistemas de control del aire acondicionado de automóviles. generación de función. Con base en un análisis sistemático de cientos de mecanismos ingeniosos de la literatura técnica se han compilado un conjunto de 43 bloques constitutivos físicos. Las aplicaciones incluyen soldadura.Movimiento coordinado entre la entrada y la salida. R → T). como en los casos de los mecanismos de tornillo. La mayor parte de las fuentes de potencia actuales son del tipo de movimiento rotatorio puro.. como en un cilindro neumático o hidráulico. El mecanismo del tren de aterrizaje de un avión y el mecanismo de la cubierta de un automóvil convertible son ejemplos de cuerpos rígidos cuyos movimientos son conducidos por el mecanismo que convierte una entrada de movimiento rotatorio simple en movimientos deseados de salida. un bloque constitutivo R → T puede corresponder a cualquiera de las representaciones físicas de la figura 2. piso. 56 33 .Análisis y Síntesis de Mecanismos Figura 2. Análisis y Síntesis de Mecanismos Figura 2.56 continuación 34 . Análisis y Síntesis de Mecanismos Figura 2.56 continuación 35 . Los cuatro bloques constitutivos mecánicos básicos mostrados en la figura 2. Figura 2.57 Máquina de coser con cuatro bloques constitutivos mecánicos básicos 36 .57 ilustra una máquina de coser compleja construida a partir de un pequeño número de elementos constructivos.Análisis y Síntesis de Mecanismos La figura 2. El conocimiento de los bloques constitutivos mostrados en figura 2. Éstos transfieren la energía (y rotación) proporcionada por el motor a un movimiento complejo para resolver la tarea.60 se encuentran en la máquina de coser.57 puede ayudar al diseñador a crear nuevas configuraciones de mecanismos (tipo síntesis) para satisfa cer un comportamiento deseado o función de salida (tarea o aplicación).