UNIDAD DIDÁCTICA 4: MECANISMOS DE

MÁQUINAS
Y
MECANISMOS
DE
TRANSMISIÓN
Y
TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO.
MÁQUINAS ELEMENTALES
PALANCA. Esta formada por una barra apoyada sobre un dispositivo llamado punto de
apoyo o fulcro(F). Sobre la barra hay dos fuerzas, la que realiza el usuario recibe el nombre de
potencia(P) , la que se opone a ella recibe el nombre de resistencia(R). Por ejemplo si es una
palanca para levantar pesos, la fuerza ejercida por el usuario es la potencia, el peso a levantar es
la resistencia y el punto donde la palanca toca el suelo es el fulcro. Se cumple la siguiente
relación Pxa = Rxb siendo a y b las distancias respectivas del punto de aplicación de al potencia
y resistencia al punto de apoyo.
Tipos de Palanca
R
P
1ª Clase: El punto de apoyo está entre la potencia y la resistencia. Ej.
Alicates
R
P
2ª Clase: La resistencia está entre el punto de apoyo y la potencia. Ej
carretillo
P
R
3ª Clase: La potencia está entre la resistencia y el fulcro. Ej pinzas de extracción.
POLEA. Esta máquina elemental está formada por una rueda cilíndrica acanalada por la
que pasa una cuerda, con ello se cambia el sentido en el que se ejerce una fuerza para levantar
un peso facilitándolo. En este caso la P y la R son iguales. Si se añade al conjunto una segunda
polea móvil la potencia se reduce a la mitad, P=R/2. En
general por cada polea móvil la potencia se reduce a la
mitad, el dispositivo con poleas móviles se llama polipasto
PLANO INCLINADO: Es una rampa
triangular que facilita la elevación de objetos disminuyendo la potencia a cambio de
aumentar el desplazamiento.
CUÑA: Pieza triangular que se utiliza para romper objetos, como en el hacha
TORNILLO: Pieza cilíndrica o cónica sobre el que esta tallado un resalte en
espiral, en la antigüedad se empleaba.
TORNO: Es un dispositivo de forma cilíndrica sobre el que se arrolla una
cuerda cuando el torno gira en un sentido y se desarrolla al girar en le otro sentido.
Sirve para extraer pesos y para convertir un movimiento giratorio en lineal
MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR
TRANSMISIÓN POR POLEAS Y CORREAS.
Una polea es una rueda cilíndrica acanalada, por este surco se engancha la correa, que
transmite el movimiento entre las dos poleas. Las dos poleas giran en el mismo sentido. Además
si llamamos na a la velocidad de giro de la primera polea o polea motriz y Da a su diámetro y nb
y Db a la velocidad de giro y al diámetro de la segunda o conducida se cumple que:
na  Da  nb  Db . (1)Esto significa que la polea más pequeña es más rápida y la polea más
grande es más lenta, y las velocidades y los diámetros respectivos son inversamente
proporcionales.
RELACIÓN DE TRANSMISIÓN. Es la relación entre la velocidad de la polea
conducida y la motriz r 
nb Da

expresión que se deduce de (1) pasando na al
na Db
denominador del otro miembro y Db lo mismo, pasa dividiendo al otro miembro.
DIBUJO
ESQUEMÁTICO
TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS O ENGRANAJES
Las ruedas dentadas son ruedas que tienen tallados dientes en su superficie, cuando
dos o más ruedas se unen (engranan) forman un engranaje. Con los engranajes e cumple los
siguiente na  Za  nb  Zb siendo na y nb las velocidades de giro de las ruedas motriz y
conducida y za y zb el número de dientes de cada una, esto es consecuencia que cada diente de
una rueda engrana con un hueco de la otra, y por lo tanto será más lenta la rueda que tiene más
dientes. En las ruedas dentadas los sentidos de giro son opuestos entre las ruedas que engranan.
Existen varios tipos de engranajes.
CILÍNDRICOS DE DIENTES RECTOS: En ellos los ejes de giro son paralelos
CÓNICOS : Los ejes normalmente son perpendiculares
ENGRANAJES HELICOIDADES: Los ejes de las ruedas se cruzan.
La relación de transmisión por el mismo razonamiento en que las poleas es
nb Za
r

na Zb
DIBUJO
ESQUEMÁTICO
TRANSMISIÓN TORNILLO SIN-FIN CORONA.
Se trata de un tornillo que engrana con una rueda dentada. Se utiliza para reducir mucho
la velocidad, con un mecanismo que ocupe poco espacio, ya que el tornillo da una vuelta por
cada diente de la rueda. El tornillo siempre es motriz y la rueda dentada es la conducida. La
fórmula que se aplica es nax1  nbXZb siendo na la velocidad del tornillo y considerándolo a
todos los efectos como una rueda dentada de un solo diente.
TRANSMISIÓN POR RUEDAS DENTADAS Y CADENA.
Mediante cadenas metálicas con eslabones que engranan en las
ruedas, se pueden unir ruedas dentadas a distancia, además en este caso las ruedas giran en el
mismo sentido. Es el mecanismo que utilizan las bicicletas.
Se utilizan las mismas fórmulas que en los engranajes.
MECANISMOS QUE CONVIERTEN EL MOVIMIENTO CIRCULAR
EN LINEAL.
PIÑÓN CREMALLERA: En este caso una rueda dentada, engrana, con una
cremallera, cuando la rueda gira la cremallera se desplaza lateralmente en una dirección,
cuando se cambia el sentido de giro, cambia el sentido del desplazamiento
de la cremallera. Se utiliza en las direcciones de los automóviles y en los
taladros de columna, para que suban y bajen.
DIBUJO
ESQUEMÁTICO
TORNILLO-TUERCA: Al girar el tornillo, la tuerca se desplaza linealmente,
Es un sistema reductor, pues por cada vuelta del tornillo la tuerca sólo avanza el paso
del tornillo (distancia entre las crestas del tornillo), que es muy pequeño, en torno a
1mm. Se utiliza en las sillas de altura ajustable
MECANISMOS QUE CONVIERTEN EL MOVIMIENTO CIRCULAR EN
ALTERNATIVO.
BIELA- MANIVELA. Son dos barras,
unidas por una articulación. Una de ellas la manivela
está fija en un punto y puede girar alrededor de este
giro, al girar la manivela la biela tiene un
movimiento de avance retroceso, según la posición
de giro de la manivela. La carrera de la biela es, según se aprecia en la imagen, es dos veces la
longitud de la manivela, r en la imagen. Este mecanismo es el que se utiliza en el motor de los
coches, en que se combinan varios mecanismos de biela y manivela en el cigüeñal.
EXCÉNTRICA: Es una rueda cuyo eje de giro no
coincide con el geométrico, esto hace que al girar, una pieza
empujada por ella adquiera un movimiento de vaivén cuya
carrera es el doble de la distancia entre el centro geométrico y el
de giro.
LEVA: Es una rueda con un saliente que al girar produce en la
pieza que esté contacto con ella un movimiento de vaivén. Se utiliza para
cerrar y abrir las válvulas de los motores de explosión.
EJERCICIOS
1Indica un ejemplo de mecanismos que transmitan el movimiento circular, otro que
convierta un movimiento circular en alternativo, y otro que convierta un movimiento circular en
lineal.
2 En el siguiente sistema de poleas y correa
A
B
a)Calcular la relación de transmisión si Da= 10mm y Db = 20mm
b) Calcular la velocidad a la que gira b si a gira a 200 rpm
3Repetir el problema anterior si los diámetros son Da= 15mm y Db= 6cm.
Calcular la velocidad de la polea A si B gira a 400 rpm Calcular la relación de
transmisión en los dos ejercicios
4 Calcular la relación de transmisión en una pareja de ruedas dentadas de 12 y 48
dientes respectivamente. Si la primera rueda gira a 20 rpm. ¿A qué velocidad gira la segunda?
5 Calcula la relación de transmisión del sistema de transmisión pedales – rueda de una
bici, el plato es de 48 dientes y los piñones de 16, 24 y 30 dientes. Calcúlalo en los tres casos.
Calcula la velocidad en r.p.m. de la rueda si el ciclista da 20 pedaladas por minuto y utiliza el
piñón de 16 dientes.
6 Calcula el diámetro de una polea que gira a 200 r.p.m. que está unida mediante correa
a otra de 20 cm. y que gira a 500 r.p.m.
7 Un sistema reductor está formado por un motor cuyo eje es de 2mm unido mediante
correa una polea de 20mm de diámetro. Solidaria a esta última hay otra polea de 10 mm de
diámetro que está unida mediante correa a otra de 40 mm. Calcula la velocidad de esta última si
el motor gira a 2400 r.p.m.
8 Un motor gira a 1000 r.p.m. y tiene en su eje un tornillo sin fin que engrana con una
rueda de 50 dientes. Calcula la velocidad a la que gira esta
9 Si en el eje de la rueda dentada del ejercicio anterior se coloca una rueda dentada de
10 dientes y se la hace engranar con otra de 40 dientes ¿A qué velocidad gira esta última?.
10 Un sistema reductor está formado por un tornillo sin-fin de una entrada acoplado a
un motor que gira a 400rpm el sin-fin engrana con una rueda dentada de 50 dientes. Calcula la
velocidad a la que gira la rueda dentada.
11 En el siguiente sistema de poleas calcular:
El número de vueltas que da F cuando A da 48 vueltas. Calcular también la relación de
transmisión del sistema.
A
B
C
D
E
F
Diámetros en mm: DaDbDc = 20, Dd= 40, De= 20, Df= 60.
.
12 Relaciona cada elemento del grupo1 con un elemento del grupo2
a) grupo1) perpendicular, paralelo, que se cruzan grupo2) , recto, helicoidal, cónico
b) grupo2) circular-circular, alternativo-circular grupo2) biela-manivela, engranajes
13 Explica el funcionamiento de la leva y de la rueda excéntrica
14 Calcula la relación entre la fuerza y que hay que ejercer en unos alicates de corte
diagonal y la resistencia, si el mango mide 18 cm y tiene un corte de 3 cm.
15 Calcular el valor de la potencia en Kg necesaria para subir 100 Kg con un polipasto
de dos poleas móviles.
16 Relacionar un elemento del grupo A con uno del B
A) cuña , torno, polea simple, polea compuesta, tornillo
B) cambia la dirección de la fuerza B) sirve para convertir un movimiento circular en
línea, tiene forma triangula, se utilizaba para elevar agua, reduce la potencia por cada polea
móvil.