Facultad de Ingeniería Mecánica y Mecanismos Cuestionario N°1 Análisis Topológico de Sistemas Estudiante: Tarifa, Juan Carlos Carrera: Ingeniería Industrial L.U.: 1989 Docentes: Ing. Cesar Augusto Barreto Ing. Julio Abalos Ing. Julio Cesar Peinado Fecha de Presentación: 26/08/2020 Nota: ………………………………………………… Cuestionario N° 1 – Análisis Topológico de Sistemas 1. ¿Qué es una maquina? 2. ¿Cuál es la diferencia entre una máquina y un mecanismo? 3. Para que se realiza el análisis Topológico de Sistemas Mecánicos 4. ¿Cuál es la función de un eslabón? 5. ¿Un eslabón puede ser flexible? 6. ¿A que se llama par cinemático?, ¿Cómo se clasifican? 7. Describa la diferencia entre una cadena cinemática y un mecanismo. 8. ¿Qué se requiere para determinar la cinemática de un mecanismo? 9. ¿Cuál es la función cinemática de eslabones y pares? 10. Defina movilidad de un mecanismo. 11. Que significa un m=2 12. Haga una lista de las piezas/elemento de máquinas que se encuentran un mecanismo biela manivela de un motor de combustión interna. 13. Haga el esquema (mano alzada) del mecanismo de trasmisión de una bicicleta, y realice el análisis topológico correspondiente. Desarrollo: 1) En el campo de la ingeniería una maquina es un conjunto de cuerpos resistentes, unidos entre sí, en los cuales se establecen determinados movimientos relativos y cuya principal misión es transmitir fuerzas desde una fuente de potencia a otro sistema donde han de ser vencidas ciertas resistencias o desarrolladas ciertas funciones mecánicas. 2) Sabiendo que un mecanismo es el conjunto de cuerpos mecánicos destinados a transformar el movimiento en el exigido por otros; decimos que una maquina es un conjunto de mecanismos. Estos (dentro de la maquina) transforman una fuerza generada por una fuente de potencia para desarrollar una función específica. Las maquinas transforman la energía para realizar un trabajo mientras que un mecanismo no necesariamente realiza esta función. 3) Se realiza para conocer las características de los elementos mecánicos que compone el mecanismo y los movimientos que estos realizan. Se estudia la forma geométrica, la cantidad de elementos, sus uniones y los movimientos que pueden realizar. 4) Un eslabón puede funcionar como soporte, guía de otros eslabones, transmisor de movimiento o realizar las tres tareas. 5) Los eslabones están diseñados para deformaciones mínimas; por lo que se pueden considerar como rígidos. Las partes elásticas (resortes, por ejemplo), no son rígidos y consecuentemente no son considerados eslabones. 6) Un par cinemático es la unión de dos cuerpos que se tocan y que permite el mutuo movimiento relativo entre ellos. Se puede clasificar en a. Par superior: La junta que se realiza por contacto de los elementos por medio de líneas o puntos b. Par inferior: La junta con el contacto entre los elementos de los eslabones mediante una superficie. Tambien se clasifican enlos tipos de Clase I, II, III, IV y V los cuales se determinan por las condiciones de enlaces que reducen los grados de libertad. 7) Se llama cadena cinemática al sistema de eslabones unidos entre sí por pares cinemáticos. Un mecanismo es una cadena cinematica en la que se ha inmovilizado uno de sus eslabones, el cual se denominará bastidor. 8) Se requiere conocer como interactuan los pares cinematicos dentro del mecanismo así conoceremos las interacciones entre los movimientos que se ejerzan y su geometria, esto dependera de la geometria de los elementos mecanicos y que tipos de enlace hay entre los pares. 9) La funcion de los eslabones en la cinematica es transmitir el movimiento de los pares cinematicos y estos cumplen la función de permitir ciertos movimientos dependiendo del tipo de enlace entre ellos. 10) La movilidad de un mecanismo es la cantidad de grados de libertad que posee. Depende de un numero de parametros de entrada independientes requeridos para especificar la posicion de cada uno de los eslabones. 11) La letra “m” representa los grados de libertad que posee un mecanismo, el cual se obtiene de una formula que analiza la clase de los pares cinematicos. Por lo que “m=2” significa que un mecanismo posee dos grados de libertad. 12) / Embolo Fig.1). Mecanismo Biela-Manivela de un motor de combustiín interna. Este mecanismo se emplea para la sincronización de acciones a partir de un movimiento giratorio. Permite conseguir que varias bielas se muevan de forma sincronizada con movimiento lineal alternativo a partir del giratorio que se imprime al eje del cigüeñal, o viceversa. Se compone por: Manivela (cigüeñal): es una palanca con un punto al eje de rotación y la otra en la cabeza de la biela. Biela: es un elemento rígido y largo que permite la unión articulada entre la manivela y el émbolo. Está formada por la cabeza, la caña o cuerpo y el pie. Embolo (pistón): es una barra cuyos movimientos se encuentran limitados a una sola dirección como consecuencia del empleo de una guía (cilindro en bloque del motor). 13) Primero debemos analizar los componentes que presentan movimiento en la bicicleta Fig.2). Esquema a mano alzada de una bicicleta. En la figura uno podemos ver que (1) es el eje delantero, (2) es el eje de pedalier y en (3) tenemos el piñón. Si estudiamos el sistema de transmision nos debemos concetrar solo en el eje de pedalier y en el piñón. Si hacemos su respresentación cinematica tenemos la figura 3. Fig.3). Esquema cinematico a mano alzada. Aquí vemos que el eslabon 3 que une las revolutas C y D representa la cadena y el eslabon 1 del par A-B es la biela del pedal. Se procede a utilizar el criterio de Grubler-Kutzbach para realizar el analisis cinematico sobre la movilidad que tiene la bicicleta ya que esta funciona como un mecanismo en el plano. En la figura 4 se observa el procedimiento de cálculo. El resultado es que la bicicleta posee una movilidad de un grado de libertad, lo cual es logico porque se traslada sobre un eje horizontal (el suelo). Fig.4). Resolución mediante el criterio Grubler – Kutzbach.
