Fonaments de Màquines i Mecanismes: Guia Essencial d'Enginyeria

Conceptes Fonamentals de Màquines i Mecanismes

Màquina

Objecte que desenvolupa una tasca o treball que assisteix les persones.

Motor

Dispositiu que transforma energia. La seva relació velocitat-força és inversa: a major velocitat, menor força; per obtenir més força, cal reduir la velocitat.

Mecanismes

Conjunt de peces associades a un motor amb objectius específics.

Engranatge

Conjunt o unió de rodes dentades.

Tipus d'Engranatges

Engranatges Rectes

Engranatge comú, d'ús general.

Engranatges Helicoidals

Presenten dents inclinades i més d'una dent en contacte simultàniament, la qual cosa els fa aptes per transmetre grans forces.

Engranatges de Doble Helicoidal (o de Fletxa)

Amb dents en forma de fletxa, s'utilitzen en màquines que giren a molt alta velocitat.

Engranatges de Cremallera

Formats per una cremallera i una roda dentada, transformen un moviment circular en lineal i viceversa.

Engranatges Cònics

S'utilitzen per canviar la direcció del moviment en 90 graus.

Engranatges de Cargol Sense Fi

Mecanisme format per un cargol i una roda dentada. Permet canviar la direcció del moviment en 90 graus, però no és reversible.

Transmissió per Cadena

Millora el lliscament i permet transmetre més força.

Mecanisme Biela-Manovella

S'utilitza habitualment en motors de vehicles. Consisteix en dues barres rígides unides per una articulació, la funció de les quals és transformar un moviment rectilini alternatiu en un moviment circular, o a l'inrevés.

Unitat 7: Màquines Tèrmiques

Màquina Tèrmica

Aquella que transforma l'energia tèrmica de la combustió en energia mecànica.

• Màquina de combustió externa: (Exemple: màquina de vapor)
• Màquina de combustió interna: (Exemples: motor de gasolina, motor dièsel, motor Wankel)

Parts de la Màquina de Vapor

Caldera: Lloc on es produeix el vapor gràcies a la combustió del carbó que escalfa l'aigua.

Xemeneia: Lloc per on surten els fums de la combustió.

Tub de Pas: Conducte per on surt el vapor.

Manòmetre: Indicador de pressió.

Distribuïdor: Dispositiu que distribueix el vapor a un costat o l'altre del cilindre.

Cilindre: Espai on es troba el pistó.

Pistó: Rep la força de la pressió del vapor.

Biela-Manovella: Serveix per transformar un moviment rectilini alternatiu en un moviment circular.

Volant d'Inèrcia (Roda): Serveix per regular la velocitat de la màquina.

Cicle de les Màquines de Combustió Interna

1. Admissió
2. Compressió
3. Explosió
4. Escapament

Cotxe Híbrid

Vehicle que es mou gràcies a la combinació de dos motors: un elèctric, alimentat per una bateria, i un de combustió, alimentat per gasolina.

Tecnologies Híbrides

• Tot o res (Full Hybrid)
• Motor Paral·lel
• Motor Sèrie

Relació de Compressió

Valor numèric que indica la força o eficiència d'un motor.

Fórmules Clau en Mecànica

Mecanisme de Politja i Corretja

D1 * V1 (o N1) = D2 * V2 (o N2)

Roda Dentada i Transmissió per Cadena

N1 * Z1 = N2 * Z2

Equivalències de Potència

1 CV = 736 W

Conversió de Velocitat Angular

rpm → rad/s = x * (2π / 60)

rad/s → rpm = x * (60 / 2π)

Càlcul de la Relació de Compressió (rc)

rc = (V + Vc) / Vc

On Vc és el volum de la cambra de combustió i V és el volum desplaçat pel pistó.

Càlcul de la Cilindrada (V)

V = n * π * r² * L

On n és el nombre de cilindres, r és el radi del cilindre (o d/2 on d és el diàmetre), i L és la carrera del pistó.