CADENA CINEMÁTICA- PARTE 1

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Conceptos básicos de la Mecánica donde se relaciona la Cinemática como parte de ella y las Cadenas cinemáticas para describir el movimiento mecánico mediante gráficos.

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cinematica

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Jesús Martínez Gamboa

Colombia

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1

Jesús Martínez Gamboa

18 Mars 2014

00:02

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100

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2

Marleny Moreno

23 Octobre 2020

00:20

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100

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3

Jessica Espinoza

3 Avril 2023

01:09

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100

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4

Mauricio Ramirez

3 Juin 2017

04:18

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100

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5

Oswaldo Figueroa

10 Août 2014

05:40

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CADENA CINEMÁTICA- PARTE 1Version en ligne Conceptos básicos de la Mecánica donde se relaciona la Cinemática como parte de ella y las Cadenas cinemáticas para describir el movimiento mecánico mediante gráficos. par Jesús Martínez Gamboa 1 MECANICA La teoría de los mecanismos y las máquinas es una ciencia aplicada que sirve para comprender las relaciones entre la geometría y los movimientos de las piezas de una máquina o un mecanismo, y las fuerzas que generan tales movimientos. 2 MECÁNICA Mecánica es la rama del análisis científico que se ocupa de los movimientos, el tiempo y las fuerzas, y se divide en dos partes: estática y dinámica. Como se ilustra en la figura, la dinámica también es constituida por dos disciplinas generales: la cinemática y la cinética. Existe una analogía directa entre los términos estructura, mecanismo y máquina. El término estructura es a la estática, lo que el término mecanismo es a la cinemática y el término máquina es a la cinética. 3 MECANICA Eslabón (Link) Aquí se usará la palabra eslabón para designar una pieza de una máquina o un componente de un mecanismo. Se supondrá que un eslabón es completamente rígido y que no posee espesor. Los eslabones de un mecanismo se deben conectar entre sí de una manera tal que transmitan movimiento del impulsor, o eslabón de entrada, al seguidor, o eslabón de salida. Estas conexiones, articulaciones entre los eslabones, se llaman pares cinemáticos (o simplemente pares) Cuando varios eslabones están conectados móvilmente por medio de pares cinemáticos, se dice que constituyen una *cadena cinemática.* 4 Cadena cinemática Si cada eslabón de la cadena se conecta por lo menos con otros dos, ésta forma uno o más circuitos cerrados y, en tal caso, recibe el nombre de cadena cinemática cerrada. Si hay un eslabón con un punto de conexión libre, la cadena se llama abierta. Cuando no se hace especificación alguna, se supone que la cadena es cerrada. 5 CADENA CINEMÁTICA Se usa el término cadena cinemática para especificar una disposición particular de eslabones y articulaciones, cuando no se ha especificado con claridad cuál eslabón se usará como fijo o de referencia. Una vez que se estipula el eslabón de referencia, la cadena cinemática se convierte en mecanismo. 6 CADENA CINEMÁTICA Se denomina cadena cinemática al conjunto de elementos que producen movimiento y proporcionan al mismo fuerza para ejecutar otro. En un vehículo automóvil se denomina cadena cinemática al conjunto de elementos que producen movimiento y proporcionan al mismo fuerza de tracción trasladando este movimiento a las ruedas motrices. Podemos a su vez dividir la cadena cinématica en dos partes fundamentales: •El motor, •el sistema de transmisión. Formado por: –el embrague, –la caja de cambios o caja de velocidades, –el eje de transmisión, –el grupo cónico-diferencial, formado por un grupo cónico y un diferencial, y –los palieres o semiárboles, –las ruedas motrices. 7 CADENA CINEMÁTICA Con base en el tipo de movimiento, se determinará el nombre de cada eslabón como sigue: Bancada (Frame) Es el eslabón fijo de un mecanismo. 8 CADENA CINEMÁTICA Manivela (Crank) Eslabón con un eje de rotación fijo, el cual describe un movimiento de rotación completa. 9 CADENA CINEMÁTICA Biela (Coupler) Este eslabón no posee ejes de rotación fijos en ningún punto y tiene movimiento plano general. Este eslabón, también llamado acoplador, comúnmente conecta a los eslabones de entrada y salida. Balancín (Rocker) Eslabón que oscila un cierto ángulo y regresa su dirección, en un cierto intervalo, alrededor de un eje de rotación fijo. 10 CADENA CINEMÁTICA Corredera (Slider) Eslabón que posee un movimiento de traslación a lo largo de la bancada. Collarín (Slider) Eslabón que se desliza a lo largo de un eslabón móvil. 11 CADENA CINEMÁTICA Par cinemático (Joint) Es una conexión móvil entre dos eslabones y permite movimiento relativo entre los eslabones de un mecanismo. Se dividen en superiores e inferiores Pares cinemáticos inferiores El par giratorio o revoluta sólo permite rotación relativa y, por consiguiente, posee un grado de libertad. Con frecuencia, este par se denomina articulación de pasador o de espiga. EL par prismático sólo permite movimiento relativo de deslizamiento o traslación y, por ende, se denomina casi siempre articulación de deslizamiento. También posee un solo grado de libertad.Es una conexión móvil entre dos eslabones y permite movimiento relativo entre los eslabones de un mecanismo. Se dividen en superiores e inferiores Pares cinemáticos inferiores El par giratorio o revoluta sólo permite rotación relativa y, por consiguiente, posee un grado de libertad. Con frecuencia, este par se denomina articulación de pasador o de espiga. EL par prismático sólo permite movimiento relativo de deslizamiento o traslación y, por ende, se denomina casi siempre articulación de deslizamiento. También posee un solo grado de libertad. 12 CADENA CINEMATICA 13 CADENA CINEMÁTICA El par de tornillo o par helicoidal cuenta con un solo grado de libertad porque los movimientos de deslizamiento y rotación están relacionados por el ángulo de hélice de la rosca. Por tanto, la variable del par se puede elegir como "x" o "q", pero no ambas. Nótese que el par de tornillo se convierte en una revoluta si el ángulo de hélice es cero, y en un par prismático si dicho ángulo se hace 90º. El par cilíndrico permite tanto rotación angular como un movimiento de deslizamiento independiente. Por consiguiente, el par cilíndrico tiene dos grados de libertad. El par globular o esférico es una articulación de rótula. Posee tres grados de libertad, una rotación alrededor de cada uno de los ejes coordenados. El par planar rara vez se encuentra en los mecanismos en su forma no disfrazada. Tiene tres grados de libertad. 14 CADENA CINEMÁTICA Pares cinemáticos superiores Todos los demás tipos de articulaciones que se conocen. Ej: §Dientes de engranes acoplados §Una rueda que va rodando sobre un riel §Una bola que rueda sobre una superficie plana §Una leva que hace contacto con su seguidor de rodillo. §pares envolventes: •Conexión entre una banda y una polea •Conexión entre una cadena y una catalina •Entre un cable y un tambor. 15 CADENA CINEMATICA Diagramas Cinemáticos (Kinematic diagrams) 16 CADENA CINEMATICA Diagramas cinemáticos (Kinematic diagrams) Para el análisis del movimiento de una máquina, es frecuentemente difícil visualizar el movimiento de los componentes de un dibujo de ensamble completo. Es más fácil representar las piezas en forma de esqueleto, tal que sólo las dimensiones que influyen en el movimiento del mecanismo son mostradas. Los bosquejos de mecanismos son frecuentemente referidos como diagramas cinemáticos. El propósito de estos diagramas es similar a un esquema de un circuito eléctrico o diagramas de tuberías, en que representan variables que afectan la función principal del mecanismo.

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Conceptos básicos de la Mecánica donde se relaciona la Cinemática como parte de ella y las Cadenas cinemáticas para describir el movimiento mecánico mediante gráficos.

MECANICA

La teoría de los mecanismos y las máquinas es una ciencia aplicada que sirve para comprender las relaciones entre la geometría y los movimientos de las piezas de una máquina o un mecanismo, y las fuerzas que generan tales movimientos.

MECÁNICA

Mecánica es la rama del análisis científico que se ocupa de los movimientos, el tiempo y las fuerzas, y se divide en dos partes: estática y dinámica. Como se ilustra en la figura, la dinámica también es constituida por dos disciplinas generales: la cinemática y la cinética.

Existe una analogía directa entre los términos estructura, mecanismo y máquina. El término estructura es a la estática, lo que el término mecanismo es a la cinemática y el término máquina es a la cinética.

MECANICA

Eslabón (Link)

Aquí se usará la palabra eslabón para designar una pieza de una máquina o un componente de un mecanismo. Se supondrá que un eslabón es completamente rígido y que no posee espesor.

Los eslabones de un mecanismo se deben conectar entre sí de una manera tal que transmitan movimiento del impulsor, o eslabón de entrada, al seguidor, o eslabón de salida. Estas conexiones, articulaciones entre los eslabones, se llaman pares cinemáticos (o simplemente pares)

Cuando varios eslabones están conectados móvilmente por medio de pares cinemáticos, se dice que constituyen una cadena cinemática.

Cadena cinemática

Si cada eslabón de la cadena se conecta por lo menos con otros dos, ésta forma uno o más circuitos cerrados y, en tal caso, recibe el nombre de cadena cinemática cerrada.

Si hay un eslabón con un punto de conexión libre, la cadena se llama abierta.

Cuando no se hace especificación alguna, se supone que la cadena es cerrada.

CADENA CINEMÁTICA

Se usa el término cadena cinemática para especificar una disposición particular de eslabones y articulaciones, cuando no se ha especificado con claridad cuál eslabón se usará como fijo o de referencia. Una vez que se estipula el eslabón de referencia, la cadena cinemática se convierte en mecanismo.

CADENA CINEMÁTICA

Se denomina cadena cinemática al conjunto de elementos que producen movimiento y proporcionan al mismo fuerza para ejecutar otro.

En un vehículo automóvil se denomina cadena cinemática al conjunto de elementos que producen movimiento y proporcionan al mismo fuerza de tracción trasladando este movimiento a las ruedas motrices.

Podemos a su vez dividir la cadena cinématica en dos partes fundamentales:

•El motor,

•el sistema de transmisión. Formado por:

–el embrague,

–la caja de cambios o caja de velocidades,

–el eje de transmisión,

–el grupo cónico-diferencial, formado por un grupo cónico y un diferencial, y

–los palieres o semiárboles,

–las ruedas motrices.

CADENA CINEMÁTICA

Con base en el tipo de movimiento, se determinará el nombre de cada eslabón como sigue:

Bancada (Frame)

Es el eslabón fijo de un mecanismo.

CADENA CINEMÁTICA

Manivela (Crank)

Eslabón con un eje de rotación fijo, el cual describe un movimiento de rotación completa.

CADENA CINEMÁTICA

Biela (Coupler)

Este eslabón no posee ejes de rotación fijos en ningún punto y tiene movimiento plano general. Este eslabón, también llamado acoplador, comúnmente conecta a los eslabones de entrada y salida.

Balancín (Rocker)

Eslabón que oscila un cierto ángulo y regresa su dirección, en un cierto intervalo, alrededor de un eje de rotación fijo.

CADENA CINEMÁTICA

Corredera (Slider)

Eslabón que posee un movimiento de traslación a lo largo de la bancada.

Collarín (Slider)

Eslabón que se desliza a lo largo de un eslabón móvil.

CADENA CINEMÁTICA

Par cinemático (Joint)

Es una conexión móvil entre dos eslabones y permite movimiento relativo entre los eslabones de un mecanismo. Se dividen en superiores e inferiores

Pares cinemáticos inferiores

El par giratorio o revoluta sólo permite rotación relativa y, por consiguiente, posee un grado de libertad. Con frecuencia, este par se denomina articulación de pasador o de espiga.

EL par prismático sólo permite movimiento relativo de deslizamiento o traslación y, por ende, se denomina casi siempre articulación de deslizamiento. También posee un solo grado de libertad.Es una conexión móvil entre dos eslabones y permite movimiento relativo entre los eslabones de un mecanismo. Se dividen en superiores e inferiores

Pares cinemáticos inferiores

El par giratorio o revoluta sólo permite rotación relativa y, por consiguiente, posee un grado de libertad. Con frecuencia, este par se denomina articulación de pasador o de espiga.

EL par prismático sólo permite movimiento relativo de deslizamiento o traslación y, por ende, se denomina casi siempre articulación de deslizamiento. También posee un solo grado de libertad.

CADENA CINEMATICA

CADENA CINEMÁTICA

El par de tornillo o par helicoidal cuenta con un solo grado de libertad porque los movimientos de deslizamiento y rotación están relacionados por el ángulo de hélice de la rosca. Por tanto, la variable del par se puede elegir como "x" o "q", pero no ambas. Nótese que el par de tornillo se convierte en una revoluta si el ángulo de hélice es cero, y en un par prismático si dicho ángulo se hace 90º.

El par cilíndrico permite tanto rotación angular como un movimiento de deslizamiento independiente. Por consiguiente, el par cilíndrico tiene dos grados de libertad.

El par globular o esférico es una articulación de rótula. Posee tres grados de libertad, una rotación alrededor de cada uno de los ejes coordenados.

El par planar rara vez se encuentra en los mecanismos en su forma no disfrazada. Tiene tres grados de libertad.

CADENA CINEMÁTICA

Pares cinemáticos superiores

Todos los demás tipos de articulaciones que se conocen. Ej:

§Dientes de engranes acoplados §Una rueda que va rodando sobre un riel §Una bola que rueda sobre una superficie plana §Una leva que hace contacto con su seguidor de rodillo. §pares envolventes: •Conexión entre una banda y una polea •Conexión entre una cadena y una catalina •Entre un cable y un tambor.

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Diagramas Cinemáticos (Kinematic diagrams)

CADENA CINEMATICA

Diagramas cinemáticos (Kinematic diagrams)

Para el análisis del movimiento de una máquina, es frecuentemente difícil visualizar el movimiento de los componentes de un dibujo de ensamble completo.

Es más fácil representar las piezas en forma de esqueleto, tal que sólo las dimensiones que influyen en el movimiento del mecanismo son mostradas.

Los bosquejos de mecanismos son frecuentemente referidos como diagramas cinemáticos.

El propósito de estos diagramas es similar a un esquema de un circuito eléctrico o diagramas de tuberías, en que representan variables que afectan la función principal del mecanismo.

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