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• Doni Fierro Álvarez

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Laboratorio de Dinámica de Máquinas (IEM)

PRÁCTICA # 2

Identificación de diagramas cinemáticos en mecanismos utilizados en la vida cotidiana

I.

INTRODUCCIÓN

Un aspecto que distingue a la especie humana es la fabricación y uso de artefactos para facilitar su vida. Desde tiempos remotos el hombre inició un largo camino en la elaboración de utensilios y máquinas que le permitieran realizar trabajos y actividades que no podía hacer con la sola fuerza de sus manos. La inteligencia humana supo aprovechar los materiales que el entorno le ofrecía. Una rama puntiaguda, una piedra que se adaptara al cuenco de la mano o los huesos de animales empleados por hombres primitivos son el antecedente de la creación de las máquinas. Todos estos objetos podemos considerarlos como las máquinas más simples creadas por el hombre, las cuales, con el transcurso del tiempo, ha perfeccionado hasta llegar al desarrollo de modernos y complejos artefactos que hacen más provechosa y cómoda su vida.

De manera cotidiana se está en contacto con conjunto de máquinas con diferentes funciones, sin que las personas se percaten de los mecanismos que la constituyen. Estos son tan comunes que los encontramos en la maletera un coche, limpiaparabrisas, bicicletas, trasmisiones de carro, motores de combustión interna, etc. sin embargo, para una estudiante, una vez que éstos han sido identificados, es posible dimensionar el impacto que tiene el diseño de máquinas en la sociedad actual y como han ayudado y ayudan en el avance tecnológico y simplificación de las actividades en los seres humanos.

II.

OBJETIVO

Identificar los mecanismos y los eslabones que se encuentran en máquinas utilizadas de manera cotidiana.

III.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Un diagrama cinemático es “la representación gráfica de un mecanismo a través de símbolos sencillos, en donde solo importa la distancia que hay entre uniones (articulaciones) del mecanismo, así como el tipo de movimiento de cada elemento”. Esto es aplicable en cualquier máquina o mecanismo.

El objetivo de esta representación es facilitar el análisis cinemático (obtención de desplazamientos, velocidades, aceleraciones) del mecanismo.

Los Tipos de movimiento en un mecanismo son los siguientes: 

Movimiento lineal: Es el desplazamiento de un cuerpo en línea recta o en una dirección determinada (un vehículo,por ejemplo).



Movimiento rotatorio o circular: Es el desplazamiento de un cuerpo que sigue una trayectoria circular (una noria de feria).



Movimiento alternativo: Es el desplazamiento de un cuerpo hacia delante y hacia atrás, a lo largo de una línea (un reloj de cuco, un pistón de un motor de explosión).



Movimiento oscilante: Es el desplazamiento de un cuerpo hacia delante y hacia atrás según una trayectoria curva, que describe un arco de circunferencia. Un ejemplo lo proporciona el péndulo.

Un eslabón es un cuerpo rígido que posee al menos dos nodos (que son los puntos de unión entre eslabones). Estos eslabones se unen para formar los eslabonamientos cinemáticos que son los componentes básicos de todos los mecanismos. Todos los mecanismos (levas, engranajes, cadenas) son variantes de eslabonamientos cinemáticos.

En la siguiente figura se presentan símbolos utilizados en los diagramas esquemáticos de algunos que los eslabones que se encuentran en los mecanismos.

Figura 1.- Eslabones simplificados utilizados en los diagramas esquemáticos.

Para que un mecanismo sea útil, los movimientos entre los eslabones no pueden ser completamente arbitrarios, éstos también deben restringirse para producir los movimientos relativos adecuados.

Los eslabones pueden estar en contacto unos con otros de varias formas. El contacto puede realizarse en: 

Una superficie.



A lo largo de una línea.



En un punto.

La parte de dos eslabones que hacen contacto se conoce como un par de elementos o par cinemático, y se clasifican en: pares cinemáticos superiores e inferiores. Se debe tener en cuenta que conforme se desarrolle la experiencia o práctica con estos tipos de movimientos, se facilitará la deducción del diagrama cinemático.

IV.

MATERIAL Y EQUIPO



Pinzas mecánicas.



Cinta métrica.

V. 

DESARROLLO De manera inicial se explica el procedimiento para la identificación de un diagrama esquemático en un sistema mecánico como se muestra en la siguiente figura.

Figura 2.- Sujetadora de abrazadera.

1. Identificar la bancada



El componente atornillado al banco o a la mesa se designa como la bancada. El movimiento de los demás eslabones se determina con relación a tal bancada, enumerándose como el eslabón 1.

2. Identificar los demás eslabones de la figura 2 

Eslabón 2: mango.



Eslabón 3: brazo que sirve como abrazadera-mordaza.



Eslabón 4: barra que conecta que conecta el brazo de la abrazadera y el mango.

3. Identificar las uniones 

Se utilizan 4 uniones de pernos para conectar los diferentes eslabones (el eslabón 1 al 2, el 2 al 3, el 3 al 4, y el 4 al 1). Tales uniones se identifican con la letra A a D.

4. Identificar los puntos de interés 

Se desea conocer el movimiento de la abrazadera-mordaza, la cual se designa como el punto de interés X. Se desea conocer también el movimiento del extremo del mando, que se designa como el punto de interés Y. 5. Elabore el diagrama cinemático En la figura 3 se detalla el diagrama cinemático de la figura 2.

Figura 3.- Esquema cinemático del mecanismo sujetador.

Aplicar el procedimiento descrito para determinar los diagramas cinemáticos de las siguientes pinzas mecánicas de presión que se muestra a continuación:

Figura 4.- Pinzas de presión mecánica.

Figura 5.- Pinza mecánica.

VI.

ANÁLISIS Y RESULTADOS 

Determinar el diagrama esquemático de la figura 3 con las medidas en cm correspondientes de los eslabones.



Determinar el diagrama esquemático de la figura 4 con las medidas en cm correspondientes de los eslabones.



Determinar la movilidad de cada uno de estos mecanismos y su número de eslabones.



Discutir las diferencias entre las dos pinzas mecánicas auxiliándose de los diagramas esquemáticos determinados.

VII. VIII.

CONCLUSIONES