Mecanismos con pares cinemáticos superiores 

Los mecanismos se construyen con elementos llamados cuerpos rígidos unidos entre sí mediante los pares cinemáticos.

Estos pares cinemáticos se clasifican en inferiores y superiores.

Los inferiores como se ha estudiado en las unidades 2 y 3, permiten movimiento relativo entre dos cuerpos rígidos haciendo contacto entre ellos mediante superficies. Por ejemplo un cilindro rota dentro de otro hueco constituye una revoluta y un cilindro deslizándose dentro de otro hueco de maner longitudinal sin rotar constituye un par prismático. Estos dos implican contacto entre superficies. Comprobar estos conceptos en la figura 3.

Los superiores permiten movimiento relativo entre dos cuerpos rígidos haciendo contacto entre ellos mediante puntos o líneas como se observa en la figura 1 y 3.

Los casos específicos de pares cinemáticos superiores son los de los mecanismos de levas y engranes donde el contacto entre las levas con sus seguidores son mediante puntos si se consideran en el plano. Si se toma en cuenta la profundidad, los puntos en realidad son líneas, figura 2.

Figura 1a  Par cinemático superior en un engranaje. 

Figura 1b El contacto entre los dientes forma un  par cinemático superior.



 

 

El engrane de la izquierda hace contacto con el de la derecha a través del contacto entre los dientes de ambos. El contacto es a través de un punto en la vista mostrada. Si se observa en el especio tridimensional, en realidad el contacto es a lo largo de una línea. Este engranaje además tiene dos pares de revoluta, alrededor de donde giran los engranes. De acuerdo con ello, el mecanismo de los engranes mostrado, tiene un grado de libertad.

 

 

Figura 2 Par cinemático de punto o línea en un mecanismo leva-seguidor.

Considerando un solo mecanismo, es decir, una sola leva (en gris) y un solo seguidor (en naranja), el contacto entre ellos es a lo largo de una línea.

El mecanismo tiene además un par prismático (no mostrado) donde se guía el seguidor para subir y bajar de manera vertical y una revoluta (no mostrada) donde gira el eje de la leva con respecto a la 'tierra'. El GDL es de uno.

 

 

Figura 3 Mecanismos del motor de combustión interna

El primer mecanismo ya analizado en las secciones anteriores, es el del pistón-biela-manivela. el cual es un RRRP.

La primera R la forma CW

La segunda R la forma CR

La tercera R la forma RP

La P la forma WP

El otro mecanismo involucrado es el de las levas y sus seguidores

Considerando el mecanismo en rojo, izquierdo,

Se tiene la leva con una revoluta EW

El par cinemático superior entre la leva y su seguidor también en rojo EV

Un par prismático entre el seguidor y la guía que es la tierra VW

Pares cinemáticos en los mecanismos del motor de combustión interna de 4 tiempos:

· CR Revoluta entre el cigüeñal y la biela

· RP Revoluta entre el pistón y la biela

· WP Prismático entre el pistón y el monoblok o tierra

· CW Revoluta entre el cigüeñal y la tierra W

· VW prismático entre la tierra y el vástago de las válvulas

· EW revoluta entre las levas y la tierra W

· EV Superior entre las levas y las válvulas




El alumno será capaz de:

 

  • Analizar y diseñar mecanismos a base de levas y engranes.

 


  • Entender el funcionamiento de transmisiones mecánicas a base de trenes de engranes cilíndricos de dientes rectos y helicoidales.


  • Conocer y aplicar otros tipos de engranes como los cónicos, hipoidales y de tornillo sinfín.