Conceptos Esenciales de Cinemática y Diseño de Mecanismos

Conceptos Fundamentales de Cinemática y Mecanismos

Definiciones Clave en Mecanismos

• Período: El tiempo necesario para efectuar un ciclo de movimiento se conoce como período.
• Fase de Movimiento: Las posiciones relativas simultáneas de un mecanismo en cualquier instante durante un ciclo de movimiento constituyen una fase de movimiento.
• Pares Cinemáticos: Se refiere a las formas geométricas por medio de las cuales dos miembros de un mecanismo se mantienen en contacto de tal manera que el movimiento relativo entre ellos sea consistente.
• Par Inferior: Si la unión por medio de la cual dos miembros se conectan se realiza a través de una superficie (como una unión de pasador o perno), se conoce como par inferior.
• Par Superior: Si la conexión entre dos miembros tiene lugar en un punto o a lo largo de una línea (como un rodamiento o entre dos engranes en contacto), se conoce como par superior.

Tipos de Pares Cinemáticos Específicos

• Par de Revolución (o de Giro): Un par que permite solamente el movimiento relativo giratorio es un par de revolución o de giro (acoplamiento). Un par de revolución o de giro puede ser inferior o superior, dependiendo de si se emplea un perno y buje o un cojinete de bolas para la conexión.
• Par Deslizante: Un par que solamente permite el deslizamiento es un par deslizante. Un par deslizante es un par inferior, como el que se da entre un émbolo y la pared del cilindro.

Eslabones en Mecanismos

Definición de Eslabón

Un eslabón es un cuerpo rígido que posee al menos dos nodos, que son los puntos de unión con otros eslabones. Es un cuerpo que tiene dos o más elementos de acoplamiento con otros tantos eslabones, por medio de los cuales puede conectarse a otros cuerpos con el fin de transmitir fuerza o movimiento. Por lo general, un eslabón o unión es un miembro rígido que tiene en ambos extremos la posibilidad de conectarse a otros dos eslabones.

Clasificación de Eslabones por Nodos

• Binario: Dos nodos.
• Terciario: Tres nodos.

Clasificación de Eslabones por Rigidez

• Rígido o Cinemático: Soporta tensión y compresión.
• Flexible:
  • Tensión: Cadena, polea, chicote, etc.
  • Compresión: Fluido.

Cadenas Cinemáticas

Definición de Cadena Cinemática

Una cadena cinemática es un ensamblaje de eslabones y juntas interconectadas de modo que proporcionen un movimiento de salida controlado en respuesta a un movimiento de entrada proporcionado.

Tipos de Cadenas Cinemáticas

• Cadena Bloqueada: Si los eslabones se conectan de tal forma que el movimiento relativo entre ellos sea imposible, resulta una armadura o cadena bloqueada.
• Cadenas Restringidas (o Constreñidas): Cuando los eslabones se conectan de tal forma que, a pesar de cualquier número de ciclos de movimiento que ocurran, el movimiento relativo entre ellos siempre será el mismo. Los mecanismos son un caso particular de cadenas restringidas.
• Cadena No Restringida (o Libre): Si los eslabones se conectan de tal forma que el patrón de movimiento varíe de un instante a otro, dependiendo de la cantidad de fricción presente en los acoplamientos, el resultado es una cadena no restringida o libre.

Resumen de Clasificación de Cadenas Cinemáticas

• Bloqueada
• Restringida (Mecanismos, caso particular)
• No restringida o libre

Mecanismos y Estructuras

Movilidad de un Mecanismo (Grado de Libertad - GDL)

La movilidad de un mecanismo es el grado de libertad (GDL) que posee. Es el número mínimo de parámetros independientes requeridos para especificar la posición de cada uno de los eslabones de un mecanismo.