TMM_Pr_01_Introduccion_Esquematizacion (2).pdf

Esquematización y simbología de mecanismos

1. MECANISMOS PARA LA
TRANSMISIÓN Y
TRANSFORMACIÓN DE
MOVIMIENTO

TEORÍA de MÁQUINAS Y MECANISMOS
Escuela de Ingeniería

Industrial
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO
Objetivo: Trasladar movimiento, fuerza, potencia de un eje de entrada a uno de salida

TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
Objetivo: Obtención de movimiento de características diferentes.
Implícitamente también conlleva una transmisión de fuerza.
1

2. Transmisión de movimiento
Transmisión de
movimiento lineal
Polea
Palanca
Cuña
Leva
Transmisión de
movimiento circular,
ejes paralelos
Rueda de fricción
Engranaje recto
Transmisión de elementos flexibles Correas, cadenas.
Mecanismo de 4 barras
Transmisión de
movimiento circular,
ejes con ángulo
Engranaje Cónico, sin fin.
Acoplamientos flexibles
Acoplamientos móviles
TRANSMISIÓN / TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
2

3. Transformación de movimiento
Circular completo –
circular alternativo
Mecanismo de 4 barras
Leva
Circular completo –
rectilíneo continuo
Engrane piñón – cremallera
Tornillo – tuerca
Circular completo –
rectilíneo alternativo
Biela – manivela
Yugo escocés
Leva
Movimiento
intermitente
Cruz de Malta/Rueda de Ginebra
Mecanismo de Dwell
Mecanismos de línea
recta
Línea recta aproximada
Roberts / Chebyshev /
Hoekens
Línea recta exacta Peaucellier
Mecanismos de
detención
Movimiento de giro
Movimiento de desplazamiento
TRANSMISIÓN / TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
3

4. TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO LINEAL
POLEAS
Despreciando rozamiento
 trabajo y potencia constantes
Transmisión de fuerza ampliada
Relación de transmisión
y fuerza constantes
F
1

F
2

x
1 x
2
F
1

F
2

x
1
x
2
F
1

F
2

x
1
x
2
4
F
1 = F
2 :: x
1 = x
2
F
1 · x
1 = F
2 · x
2
x
1 = x
2/2
 F
2 / F
1 = 2

F · desplazamiento = cte

5. PALANCA
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO LINEAL
CUÑA
F
1
F
2
x
1
L
1
x
2
L
2 F
1
F
2
x
1
x
2
5
θ

F
1 . x
1 = F
2 . x
2 

F
2 / F
1 = x
1 / x
2 = L
1 / L
2

 Sin rozamientos
F
1 . x
1 = F
2 . x
2

 F
2 / F
1 = x
1 / x
2 = 1 / tan

6. LEVA Mecanismos de transformación de movimiento muy versátiles:
1.Transmisión de mvto. lineal
2.Transf. de rotación en mvto. lineal
3.Transf. de rotación completa en giro alternativo
Leva de traslación
+ seguidor de traslación con rodillo
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO LINEAL (y otros)
http://www.youtube.com/watch?v=YuOIeD_nxec&feature=related
Leva de rotación
+ seguidor de contacto plano
Leva de rotación
+ seguidor de oscilación contacto puntual
6

7. VENTAJAS DEL EMPLEO DE LEVAS
1.Se consiguen movimientos complejos, con detenciones, ascensos controlados, etc.
2.Muy económicas, fáciles de ajustar y con poco mantenimiento.
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO LINEAL (y otros)
INCONVENIENTES EN EL EMPLEO DE LEVAS
1.Desplazamiento de recorrido limitado.
2.Desgaste en el contacto.
3.Pérdida de contacto entre la leva y seguidor: necesidad de cierre.
Mecanismo desmodrómico:
“… de carrera controlada” La apertura y cierre viene determinada por 2 levas.
7
Ducati Desmo

8. Transmisión de movimiento
Transmisión de
movimiento circular,
ejes paralelos
Rueda de fricción
Engranaje recto
Transmisión de elementos flexibles Correas, cadenas.
Mecanismo de 4 barras
TRANSMISIÓN / TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
8

9. TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO, EJES PARALELOS
RUEDAS DE FRICCIÓN y ENGRANAJES
Fricción : debe garantizarse la rodadura
 límite
Relación de velocidades lineal y angular
i: relación de transmisión
relación entre velocidad de giro de salida/entrada
F
R =  . N

V = 
1 . R
1 = 
2 . R
2
2 1 1
1 2 2

RZ
i
RZ


  
i > 1  multiplicativa
i < 1  reductora
C
9
ω
i = Velocidad angular de giro de la rueda.
R
i = Radio de la circunferencia equivalente de rodadura.
Z
i = Número de dientes de la rueda.
Hay una relación entre el número de dientes y el radio de
cada rueda (módulo), que debe ser igual entre ruedas. 21
12
22 rr
módulo m
ZZ
  

10. ENGRANAJES
Límite práctico del número de dientes Z
• Z
MAX  100
• Z
MIN debido interferencia
• Interferencia teórica: Z
MIN  17
• Interferencia práctica : Z
MIN  14 - 11
 Relación de transmisión máxima/mínima: 7
14
100

MIN
MAX
MAX
Z
Z
i
Obtención de mayores relaciones de transmisión: 14
0,14
100
MIN
MIN
MAX
Z
i
Z
  
 Trenes de ejes fijos (varios saltos de engrane)
 Trenes epicicloidales
 Tornillo sin-fin
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO
10

11. TRENES DE ENGRANAJES 13
24
...
SALIDA
ENTRADA
ZZ
i
ZZ


   
1 2
3 4
Salto 1
Salto 2 
()
1
()
n
total
Z conductoras
i
Z conducidas
  


TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO
11
Z
1 = 16
Z
2 = 8
Z
3 = 12
Calcular las relaciones de transmisión y la
velocidad de giro de la salida si la
entrada gira a 1200 rpm.

12. ELEMENTOS FLEXIBLES
CORREAS
CADENAS 2
1
2
1
1
2
2
2
R
R
e
R
e
R
i 




 2
1
2
1
1
2
Z
Z
R
R
i 


TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO
Se emplean cuando los ejes se encuentran a una distancia considerable.
Ventajas:
• Más económicas que las cadenas
• No requieren lubricación ni mantenimiento
• Mejoran la vida de las máquinas:
• Absorben cargas de choque, vibraciones
• Pueden permitir cierto deslizamiento
(protege de sobrecargas)
Inconvenientes:
•Potencia limitada
•Vida útil baja, sobre todo en ambientes agresivos
o alta temperatura
•Necesitan sistema de tensado, por lo que
sobrecarga árboles y apoyos
12

13. SISTEMAS DE TENSADO
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO
Soporte desplazable
Rodillo tensor
Soporte oscilante
13

14. TIPOS DE CORREAS
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO
Correa plana
•Simples silenciosas y baratas
•Alta velocidad (45 m/s)
Correa redonda
•Baja potencia y responsabilidad
•Útiles en transmisiones desalineadas
•Contacto sólo en los laterales
•Desarrollan presiones específicas 4/5
veces las de planas
Correa trapezoidal o en V
Correa dentada o sincrona
•Alta densidad de transmisión de potencia
•Relación de transmisión constante
14

15. TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO
Rueda de
fricción
Engranaje
recto
Correa
plana
Correa
trapezoidal
Correa
síncrona
Cadena
Pot
máx (kW) 80 80 000 200 350 120 400
Par
máx (kNm) 5 7 000 3 5 1 40
Vel. lineal
máx
(m/s)
20 30 100 30 60 10
Rendimiento 0,95 0,97 0,97 0,97 0,96 0,95
Requiere
tensado
S N S S N N
Carga en
rodamiento
Alta Baja Alta Alta Baja Baja
Ruido Bajo Medio Bajo Bajo Bajo Alto
Precio Bajo Alto Bajo Medio Medio Medio
15

16. 4B de doble MANIVELA
¿Se puede hacer un sistema 4B tal que i = constante ?
4B (doble manivela) de tipo ‘paralelogramo’
MECANISMO de 4 BARRAS
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO

1 = 90º/min = cte


2 ≠ cte

3
2
4
1
Longitudes de
las barras:
3 – 3 – 1 – 4
s = p

l = q

16

17. Transmisión de movimiento
Transmisión de
movimiento circular,
ejes con ángulo
Engranaje Cónico, sin fin.
Acoplamientos flexibles
Acoplamientos móviles
TRANSMISIÓN / TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
17

18. ENGRANAJE CONICO
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR:
ejes en ÁNGULO
Condición de contacto: Se comporta como dos
conos que ruedan en P
Igualdad módulo: 21
12
22 rr
módulo m
ZZ
  
18
Geometría
V = 
1 . r
1 = 
2 . r
2

r
1 = OA sen(
1) r
2 = OA sen(
2)
2
1
2
1
2
1
1
2
)(
)(
Z
Z
sen
sen
r
r
i 





19. TORNILLO SIN FIN
El TORNILLO transmite el movimiento a la rueda (NUNCA al revés)
Relación de transmisión en tornillos (paso simple):
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR:
ejes que se CRUZAN a 90º
 Tienen muchas pérdidas por fricción:
• η ≈ 40 – 90%, depende de la reducción:
300÷1 η ≈ 50%
5÷1 η ≈ 90%
• Deben ir muy lubricados
• Suele construirse el tornillo de acero y la
corona de bronce
19 2
12
nº entradas tornillo
i
Z



1
2
1
2

20. ACOPLAMIENTO FLEXIBLE
Absorben desalineaciones < 4 grad.
Amortigua vibraciones entre accionamiento y mecanismo.
Puede servir como fusible mecánico.
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR:
ejes en ÁNGULO
20
Ventajas semejantes
a las correas

21. ACOPLAMIENTO MOVILES
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR:
ejes en ÁNGULO
Absorben desalineaciones < 15 grad.
Suelen emplearse para transmitir movimiento entre ejes paralelos.
Presenta problemas de uniformidad de giro en la salida.
JUNTA CARDAN
ω
1
ω
2
Solución: montaje de doble cardan: (homocinética)
21

22. ACOPLAMIENTO MOVILES
JUNTA HOMOCINÉTICA
TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO CIRCULAR:
ejes en ÁNGULO
JUNTA DOBLE CARDAN
Disposición en Z
Disposición en W
La velocidad de salida es exactamente igual a la de entrada (en todo instante)
Ángulo de entrada y salida iguales
Ojo a los ejes de las articulaciones
La velocidad de salida es exactamente igual a la de entrada (en todo instante)
Jaula/caja de bolas
Rodamiento exterior Rodamiento interior
Bolas
22

23. Transformación de movimiento
Circular completo –
circular alternativo
Mecanismo de 4 barras
Leva
Circular completo –
rectilíneo continuo
Engrane piñón – cremallera
Tornillo – tuerca
TRANSMISIÓN / TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
23

24. MECANISMO de 4 BARRAS tipo manivela - balancín
MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO -
giro ALTERNATIVO
 Los ángulos de variación se controlan
con los puntos muertos
 La velocidad de salida es muy variable
 Diseño: minimización de aceleraciones
(reducción de fuerzas inerciales)
Longitudes de
las barras:
1 – 2 – 3 – 3
24

25. PIÑON - CREMALLERA
i = [avance / vuelta]
Límites 14 < Z
1 < 100
1 < m < 20
 44 mm/vuelta < i < 6000 mm/vuelta
TORNILLO – TUERCA
Límites: M4 Paso rosca normal: 0,7
rosca fina: 0,5
M30 Paso rosca normal: 3,5
rosca fina: 2
 0.7 mm/vuelta < i < 3.5 mm/vuelta
MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO -
RECTILINEO CONTINUO
i, Relación de transmisión

1
V
2
V
2

1
25
i = 2πR
1 = 2π·mZ
1/2 = π·mZ
1 i = p (paso en la rosca simple)

26. Transformación de movimiento
Circular completo –
rectilíneo alternativo
Biela – manivela
Yugo escocés
Leva
TRANSMISIÓN / TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
26

27. Mecanismo BIELA – MANIVELA
YUGO ESCOCÉS
VENTAJAS:
Menor número de piezas:
 Más económico
 Montaje más sencillo
DESVENTAJAS :
 Problemas de desgaste en el yugo
 Menor capacidad de transmisión de potencia
Yugo escocés http://www.youtube.com/watch?v=hsaoTo1vuY4&feature=related
Carrera del pistón: 2·R
manivela Carrera del pistón: 2·R
manivela
MOVIMIENTO CIRCULAR COMPLETO -
RECTILINEO ALTERNATIVO
27

28. Transformación de movimiento
Movimiento
intermitente
Cruz de Malta/Rueda de Ginebra
Mecanismo de Dwell
TRANSMISIÓN / TRANSFORMACIÓN DE MOVIMIENTO
28

29. MOVIMIENTO INTERMITENTE
CRUZ de MALTA. RUEDA de GINEBRA
 Mecanismos de proyección, relojería, …
Cruz de Malta http://www.youtube.com/watch?v=zVExP8siF44&feature=related
29

30. CRUZ de MALTA. RUEDA de GINEBRA
Muy empleado en mecanismos de proyectores de video antiguos:
1.Se accionaba con una manivela (1).
2.La película se amarraba a la cruz (2).
La imagen:
 Se mantiene durante ¾ de vuelta de (1)
(270º de 360º)
 Cambia en ¼ de vuelta de (1)
(90º de 360º)
4 entradas
6 entradas
MOVIMIENTO INTERMITENTE
30
La imagen:
 Se mantiene durante 2/3 vuelta de (1)
(240º de 360º)
 Cambia en 1/3 de vuelta de (1)
(120º de 360º)

31. MECANISMO de DWELL
El punto P describe una trayectoria cuasi-circular
Se acopla a ese punto una barra de longitud la
del radio de la trayectoria
MOVIMIENTO INTERMITENTE
La base es un mecanismo de 4 barras del tipo doble manivela que:
¿qué problemas tiene?
No puede realizar mucha fuerza en el accionamiento
porque la fuerza sobre la barra de empuje del pistón es
casi perpendicular al desplazamiento.
31
F
v

32. MECANISMOS de LÍNEA RECTA
Veremos mecanismos que consiguen línea recta sin uso de pistón
Son mecanismos que consiguen una trayectoria cuasi-recta en una parte de su recorrido
Mecanismo de ROBERTS
Mecanismo de CHEBYSHEV
Mecanismo de HOECKENS
MECANISMOS de LÍNEA RECTA APROXIMADA
MECANISMO de LÍNEA RECTA EXACTA
Mecanismo de PEAUCELLIER
Mecapedia (UJI)

32

33. MECANISMO de ROBERTS
Mecanismo 4-B de doble balancín.
Dos balancines de igual longitud
L = O
2A = O
4B
Acoplador con un punto (trazador) que dista L de las articulaciones y forma un
triángulo isósceles

 El tramo recto ocurre entre los apoyos
 ¿Cuál es el mayor inconveniente del mecanismo? Es difícil de accionar, porque
el motor debe colocarse en una articulación móvil.
MECANISMOS de LÍNEA RECTA
33

34. MECANISMO de CHEBYSHEV
Mecanismo 4-B de doble balancín.
O
2O
4 = 2·AB
O
2A = O
2B = 2,5·AB
Punto trazador : punto medio de AB

El tramo recto ocurre entre los apoyos y se extiende algo de manera simétrica
 ¿Cuál es el mayor inconveniente del mecanismo? Es difícil de accionar, porque
el motor debe colocarse en una articulación móvil.

chebyshev :: http://www.youtube.com/watch?v=vsxCIj3-npQ&feature=related
chebyshev + movt :: http://www.youtube.com/watch?v=BSfKhMN_BmQ&NR=1
MECANISMOS de LÍNEA RECTA
34

35. MECANISMO de HOECKENS
Mecanismo 4-B de manivela – balancín.
Acoplamiento : AB = BP

El tramo recto ocurre entre apoyos y se extiende a un lado
Su accionamiento es mucho más sencillo, ya que la barra O
2A es una manivela.
HOECKENS :: http://www.youtube.com/watch?v=bTDXMUlG6j8&NR=1
HOECKENS in action :: http://www.youtube.com/watch?v=PxpRUpmRdCY&feature=related
MECANISMOS de LÍNEA RECTA
35

36. MECANISMO de PEAUCELLIER : trazado lineal exacto
Formado por mecanismos de 4 barras:
 OBDO’
 OADO’
Estos mecanismos se cierran con la díada: AC y BC.
El punto C traza una línea recta exacta.
El problema que tiene es que es difícil de accionar (no hay manivelas).
Geometría:
 OB = OA
 BC = DA = DB = AC
MECANISMOS de LÍNEA RECTA
a
b
36

37. OTROS MECANISMOS de DETENCIÓN / INTERMITENCIA
Intermitencia de oscilación
Intermitencia de desplazamiento
Son mecanismos basados en los de trazado de línea recta de forma aproximada
http://www.youtube.com/watch?v=xyEQf6pA4t0&feature=youtu.be
http://www.youtube.com/watch?v=pCtA5kX-Ktg&feature=related
Otros mecanismos de línea recta:
37

38. Teoría de Máquinas y Mecanismos
ESQUEMATIZACION de ENGRANAJES
REPRESENTACIÓN Y ESQUEMATIZACION de
MECANISMOS Y ENGRANAJES

39. REPRESENTACIÓN DE MECANISMOS Y ENGRANAJES
 REPRESENTACIÓN COMPLETA DE ENGRANAJES:
UNE-EN ISO 2203:1973. Signos convencionales para engranajes
Representación fiel de engranajes para dibujo técnico.
 REPRESENTACIÓN SIMPLIFICADA DE MECANISMOS y ENGRANAJES:
UNE-EN ISO 3952. Diagramas cinemáticos. Símbolos gráficos
 rodamientos
 cojinetes
ESQUEMATIZACION de APOYOS
Teoría de Máquinas y Mecanismos

40. CORONA CILÍNDRICA
INTERIOR
ENGRANAJE CÓNICO
PIÑÓN CILÍNDRICO
EXTERIOR
INDICACIÓN DEL DENTADO
Recto


Helicoidal


Doble-helicoidal
Teoría de Máquinas y Mecanismos

41. ENGRANE EXTERIOR
Representación simplificada
Representación completa
Teoría de Máquinas y Mecanismos

42. ENGRANE INTERIOR
Representación simplificada
Representación completa
Teoría de Máquinas y Mecanismos

43. PIÑÓN – CREMALLERA
Representación simplificada
Representación completa
Teoría de Máquinas y Mecanismos

44. SIN FIN - CORONA
Representación simplificada
Representación completa
Teoría de Máquinas y Mecanismos

45. ENGRANE CÓNICO Representación completa
Representación simplificada
Teoría de Máquinas y Mecanismos

46. No reflejado en normativa
ENGRANE HIPOIDE
Representación completa
Representación simplificada
Teoría de Máquinas y Mecanismos

47. ENGRANE HIPOIDE CON RUEDAS HELICODIALES
Representación completa
Representación simplificada
No reflejado en normativa
Teoría de Máquinas y Mecanismos

48. Representación de elementos
y pares cinemáticos
Norma UNE-ISO 3952
Par de rotación Par prismático / de traslación
Par cilíndrico Par esférico
Par plano Par helicoidal
Teoría de Máquinas y Mecanismos

49. Teoría de Máquinas y Mecanismos

50. Representación de elementos
y pares cinemáticos
Norma UNE-ISO 3952
Teoría de Máquinas y Mecanismos

51. Teoría de Máquinas y Mecanismos