Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Carrera:
Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica. Asignatura:
Anlisis ! síntesis de mecanismos. Primer Entregable Profesor: Dr. Ing. Bernardino Calixto Sirene
Elaboro: Alexis Migdalel Merino Muñoz Marco Antonio Tello aleana !odrigo Isa"as Mart"nez Salgado Primavera 2015 de Febrero de 2015
Fecha: 09
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
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"#$ICE
+b,eti&os ---------------------------------------------
Introducci/n ------------------------------------------. ...
E,ercicios dia0ositi&a 1o. ' ------------------------------------
2
!obot 3A14C ------------------------------------------.. 5
Mecanis%o de una 0ala %ec#nica ------------------...................................... )(
Mecanis%os de 2 barras -------------------------------------. ))
r6a con %ecanis%o de ele&aci/n %ediante un cil"ndrico 7idr#ulico -----------... )
Mani0ulador industrial de coordenadas rectangulares rectangulares --------------------. )2
* Mecanis%os fotogra8ados ----------------------------------.. )9
Conclusi/n -------------------------------------------- '* '
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
%B&E'I(%)
). Clasi8car los ti0os de %ecanis%os. '. Clasi8car los 0ares cine%#ticos seg6n li%itaciones al %o&i%iento ;ue i%0onen a los ele%entos cine%#ticos. .
I#'*%$UCCI+# =os %ecanis%os se 7an con&ertido en una gran 7erra%ienta 0ara el ser 7u%ano desde los %#s b#sicos 7asta los %#s co%0le,os> es 0or eso ;ue es %u$ i%0ortante analizar su co%0orta%iento 0ara ;ue este sea e8ciente $ el 0resu0uesto 0ara construirlos sea de ba,o costo> en l a siguiente in&estigaci/n describire%os la clasi8caci/n de algunos %ecanis%os ;ue est#n 0resentes 0ara a$udar en los traba,os co%0licados o ;ue causan un desgaste f"sico 0ara el ser 7u%ano> se ex0licaran cu#les son los ele%entos $ la clasi8caci/n de sus 0ares cine%#ticos ;ue confor%an a los %ecanis%os cotidianos $ a sus clasi8caciones seg6n los %o&i%ientos re;ueridos en la cadena de ele%entos cine%#ticos 0ara realizar un %e,or dese%0eño en el traba,o asignado a cada %ecanis%o.
Marco teorico Es;ue%a cine%#tico: 4n es;ue%a cine%#tico ilustra la conecti&idad entre los enlaces ?barras@ $ las uniones ?articulaciones@ de un %ecanis%o o %#;uina %#s all# de las di%ensiones o for%a de las 0artes ;ue lo constitu$en. 1or%al%ente las barras se re0resentan co%o ob,etos geo%tricos> tales co%o l"neas> tri#ngulos o cuadrados> ;ue sostienen las &ersiones es;ue%#ticas de las articulaciones del %ecanis%o o %#;uina.
Mecanis%o: Con,unto de ele%entos %ec#nicos ;ue 7acen una funci nicos ;ue 7acen una funci/n deter%inada en una % deter%inada en una %#;uina.
Par cin%atico: Enlace entre dos eslabones de un %ecanis%o ;ue 0er%ite eslabones de un %ecanis%o ;ue 0er%ite el %o&i%iento relati&o entre ellos. =os 0ares se clasi8can seg6n la naturaleza del contacto entre los %ie%bros en: Pares inferiores: El contacto es su0er8cial. =a %aterializaci %aterializaci/n de estos 0ares i%0lica el desliza%iento entre las su0er8cies de a%bos %ie%bros.
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* Pares su0eriores: El contacto se establece a tra&s de un 6nico 0unto o de una generatriz recta en nico 0unto o en su0er8cies regladas. =os contactos 0ueden ser con sin desliza%iento.
E&E*CICI%) $IAP%)I'I(A #%. ,
Fig. Fig.2. 2 Mecanismo Mecanismo 2 2
Fig. , 5ra0o mecanismo 2 Fig. 4 $iagrama mecanismo 2
Clasi-cación de mecanismo Es un %ecanis%o de 0alancas. )egn com/onentes )egn movimiento 0undamental Mecanis%o oscilante> $a ;ue solo sube o ba,a )egn trans0ormación del movimiento )egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica 'i/o de m1uina
el ele%ento 0ri%ario $ las de%#s barras. Es de rotaci/n. Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase. Es una cadena cine%#tica 0lana $ cerrada. Es una %#;uina %o&ida.
'abla 2.3 Clasi-cación mecanismo 2
Fig. 6 Mecanismo ,
2 Fig. 7 $iagrama mecanismo ,
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
Fig. 8 5ra0o mecanismo ,
Clasi8caci/n de %ecanis%o )egn com/onentes Es un %ecanis%o co%0uesto de 0alancas $ una le&a. )egn movimiento 0undamental Es un %ecanis%o reci0rocante. De rotaci/n. )egn trans0ormación del movimiento )egn /ares cinemticos Tiene 0ares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica clase> $ tiene una le&a 0or lo cual tiene un 0ar cine%#tico su0erior de cerradura 0or fuerza. )egn cadena cinemtica Cadena cine%#tica 0lana $ cerrada. 'i/o de m1uina M#;uina %o&ida. 'abla , Clasi-cación mecanismo ,
Fig. 9 Mecanismo 4
*
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* Fig. : $iagrama mecanismo 4
Clasi8caci/n de %ecanis%o )egn com/onentes Mecanis%o de 0alancas $ ele%entos 7idr#ulicos> los cuales generan el %o&i%iento. Mecanis%o reci0rocante. )egn movimiento 0undamental )egn trans0ormación del movimiento Traslaci/nrotacional. )egn /ares cinemticos Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase> los ele%entos 7idr#ulicos son de I clase. )egn cadena cinemtica Cadena cine%#tica 0lana $ cerrada. M#;uina %o&ida. 'i/o de m1uina 'abla 4. Clasi-cación mecanismo 4
Fig. ; Mecanismo 6
Fig. 2< $iagrama mecanismo 6
Fig. 22 5ra0o mecanismo 6
Clasi8caci/n de %ecanis%o )egn com/onentes Mecanis%o de 0alancas. Mecanis%o reci0rocante. )egn movimiento 0undamental )egn trans0ormación del movimiento !otacional. 9 'abla 6. Clasi-cación mecanismo 6
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
)egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica 'i/o de m1uina
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica> clase un 0ar esfrico clase . Cadena cine%#tica es0acial $ abierta. M#;uina %o&ida.
Fig. 24 Mecanismo 7
Fig. 24 $iagrama mecanismo 7
Fig. 26 5ra0o mecanismo 7
Clasi8caci/n de %ecanis%o Mecanis%o de 0alancas. )egn com/onentes )egn movimiento 0undamental Mo&i%iento oscilante. !otacional. )egn trans0ormación del movimiento )egn /ares cinemticos Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase> $ uno 7idr#ulico de clase I. )egn cadena cinemtica Cadena cine%#tica 0lana $ cerrada. 'i/o de m1uina M#;uina %o&ida. 'abla 7. Clasi-cación mecanismo 7.
*%B%' FA#UC
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
3ig. !obot 3anuc
3ig. Es;ue%a !obot 3anuc
rafo abierto Este es;ue%a re0resenta un brazo %ec#nico de cadena cine%#tica abierta $ es0acial ;ue contiene 9 ele%entos cine%#ticos $ 9 0ares cine%#ticos inferiores de ;uinta clase $a ;ue solo 0ueden realizar %o&i%ientos rotatorios $ son 0ares con cerradura geo%trica. A0licando la f/r%ula de Malis7e& $ deter%inar el grado de %o&ilidad de la cadena cine%#tica obtene%os ;ue es un %ecanis%o con 9 grados de %o&ilidad inde0endientes 0or lo tanto re;uiere 9 %otores. Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase. Cadena cine%#tica es0acial $ abierta.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
Tabla. Clasi8caci/n de robot fanuc
MECA#I)M% $E U#A PALA MEC=#ICA
3ig. Es;ue%a %ecanis%o 0ala
rafo abierto El %ecanis%o re0resentado en el es;ue%a con su grafo es de cadena cine%#tica ;ue contiene * ele%entos cine%#ticos $ * 0ares cine%#ticos inferiores de clase * de los cuales en el es;ue%a los 5
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* 0ares A> D> E son 0ares rotatorios $ los 0ares cine%#ticos B $ C son 0ares 0ris%#ticos> los * 0ares ?A> B> C> D> E@ son 0ares con cerradura geo%trica. Al a0licar la f/r%ula de Malis7e& el resultado F G * ;ue son los grados de %o&ilidad inde0endientes de la cadena cine%#tica del %ecanis%o $ re;uieren de * %otores 0ara %o&er el %ecanis%o. Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos
)egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase> A> D> E son 0ares rotatorios $ los 0ares cine%#ticos B $ C son 0ares 0ris%#ticos Cadena cine%#tica es0acial $ abierta.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
Tabla. Clasi8caci/n del %ecanis%o de 0ala
MECA#I)M%) $E 6 BA**A)
3ig. Mecanis%o 2 barras
3ig. Es;ue%a 2 barras
rafo c errado )(
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* El es;ue%a re0resenta un %ecanis%o de 2 barras> contiene ele%entos cine%#ticos $ 2 0ares cine%#ticos. =a cantidad de ligaduras excesi&as es $ 0or lo tanto su grado de %o&ilidad es )> 0ara %o&er este %ecanis%o es necesario un %otor.
Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores rotatorios de cerradura geo%trica de clase. Cadena cine%#tica 0lana $ cerrada.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
Tabla. Clasi8caci/n %ecanis%o 2 Barras
rafo cerrado
El %ecanis%o de 0alancas de 2 barras> tiene tres ele%entos cine%#ticos %o&ibles $ 2 0ares cine%#ticos. Tiene ligaduras excesi&as $ el grado de %o&ilidad inde0endiente es ) 0or lo cual necesita de un ele%ento %otriz. ))
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores rotatorios de cerradura geo%trica de clase. Cadena cine%#tica 0lana $ cerrada.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
Tabla '. Clasi8caci/n %ecanis%o 2 barras
5*>A C%# MECA#I)M% $E ELE(ACI+# ME$IA#'E U# CIL"#$*IC% ?I$*=ULIC%
3ig. r6a
3ig. Es;ue%a gr6a
rafo cerrado =a 8gura re0resenta a un %ecanis%o de 0alancas> consta de tres ele%entos cine%#ticos $ 2 0ares cine%#ticos. )'
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* El %ecanis%o tiene ' ligaduras excesi&as $ a0licando la f/r%ula de Malis7e& 0ara cadenas cine%#ticas cerradas nos da ) grado de %o&ilidad del %ecanis%o ;ue re;uiere de un %otor
Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos
)egn cadena cinemtica
2 0ares cine%#ticos de los cuales A> B H D son 0ares inferiores $ rotatorios de clase * $ de cierre geo%trico> %ientras ;ue el 0ar cine%#tico C es cil"ndrico Cadena cine%#tica 0lana $ cerrada.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
Tabla. Clasi8caci/n de la gr6a
3ig. 2 barras con cilindro
Es;ue%a
rafo
cerrado )
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* Esta cadena cine%#tica de un %ecanis%o de 0alancas> tiene ele%entos cine%#ticos $ 2 0ares cine%#ticos. El %ecanis%o tiene ' ligaduras excesi&as 0or lo ;ue el grado de %o&ilidad del %ecanis%o es ) $ necesita de un solo %otor. Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos
)egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase. =os 0ares A> B $ C son rotatorios. El 0ar cine%#tico D es cil"ndrico de I clase. Cadena cine%#tica 0lana $ cerrada.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
Tabla. Clasi8caci/n del %ecanis%o 2 barras
MA#IPULA$%* I#$U)'*IAL $E C%%*$E#A$A) *EC'A#5ULA*E)
3ig. Mani0ulador industrial> es;ue%a cine%#tico $ grafo =a 8gura re0resenta un %ecanis%o de cadena cine%#tica abierta es0acial con %o&i%iento en 0lanos 0er0endiculares tiene ele%entos $ 0ares cine%#ticos. A0licando la f/r%ula de Malis7e& de for%a directa 0or;ue es una cadena cine%#tica abierta FG9 * G ;ue son los grados de %o&ilidad inde0endientes $ este %ecanis%o necesita de %otores. Tabla. Clasi8caci/n del %ecanis%o Mani0ulador industrial de coordenadas rectangulares )2
L A
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica 0ris%#ticos de clase. B Cadena cine%#tica es0acial $ abierta.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
'abla@ clasi-cación de mani/ulador industrial
Mecanismoa 0otogra-ados C
Brao de retroecavadora
3ig. brazo de retroexca&adora
$
Fig. Diagrama de brazo de retroexcavadora
Este esquema cinemático representa el brazo con pala de una retroexcavadora NEW HOLLND. Ha sido clasi!icado seg"n los elementos que lo componen como un mecanismo de palancas con elementos #idráulicos. La cadena cinemática cuenta con once elementos m$viles que cuenta con doce pares cinemáticos. %eg"n se ve en el esquema todos los pares cinemáticos son de clase &' (a que solo permiten un tipo de movimiento' aunque se sabe que los cilindros #idráulicos antes de ser ! i)ados son considerados de clase *. %e puede ver que los cilindros #idráulicos son los E que controlan el movimiento de los demás elementos' as+ que estos son los "nicos elementos controlados por el operador por lo tanto solo requiere del uso de tres motores.
)*
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os F Pri%a&era '()* Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes )egn movimiento 0undamental
Mecanis%o de 0alancas con ele%entos 7idr#ulicos. Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otaci/n JTraslaci/n.
)egn /ares cinemticos
)egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase. C> E> I son 0ares cine%#ticos inferiores de cerradura 0or fuerza de I clase. Cadena cine%#tica 0lana $ abierta.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
5
'abla@ clasi-cación de retroecavadora
Robot FANUC robot R-2000iA
?
; 8 C
Fig.
B
4
$
robot !anuc de la !acultad F,E
6
,
2 7 <
A
)9
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
6
Fig. diagrama robot !anuc
A
2
<
B
4
Fig. -ra!o robot !anuc' gra!o abierto
, C
6
4
Clasi8caci/n de %ecanis%o $
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase. Cadena cine%#tica 0lana $ abierta.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
2
'abla@ clasi-cación robot 0anuc
Industrial Robot VW VRS1
,
<
9 : & 2<
)
I
An#lisis $ s"ntesis22 de %ecanis%os Pri%a&era '()*
Fig. robot industrial W
C
,
B Fig. diagrama cinemático robot W
4 2
A
< <
A
2 B
4
C
,
Fig. -ra!o robot W
Diagrama cinemático de un robot W/%EF 012E -343
Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional. )
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
)egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase. Cadena cine%#tica 0lana $ abierta.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
'abla@ clasi-cación robot (D
Máquina de bombeo de emento
Fig. máquina de bombeo de cemento
Fig. diagrama brazo de máquina para bombear cemento
Este esquema representa el brazo de una maquina utilizada para el bombeo de cemento en las construcciones.
)5
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otaci/n J Traslaci/n.
)egn /ares cinemticos
)egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase. C> > K> 1 son 0ares cine%#ticos inferiores de cerradura 0or fuerza de I clase. Cadena cine%#tica 0lana $ abierta.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
'abla@ clasi-cación brao /ara bombear cemento
!im"ia "arabrisas
Fig. representaci$n de un limpiaparabrisas
'(
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()*
Fig. de las posiciones de un limpiaparabrisas cada *&5
representaci$n
7 6
E
F 5
$ A 4
C
< ,
2 B
Fig. diagrama de un limpiaparabrisas
Diagrama cinemático del mecanismo de un limpiaparabrisas convencional.
')
An#lisis $ s"ntesis de %ecanis%os Pri%a&era '()* Clasi8caci/n de %ecanis%o
)egn com/onentes
Mecanis%o de 0alancas.
)egn movimiento 0undamental
Mo&i%iento oscilante.
)egn trans0ormación del movimiento
!otacional.
)egn /ares cinemticos )egn cadena cinemtica
Pares cine%#ticos inferiores cil"ndricos de cerradura geo%trica de clase. Cadena cine%#tica 0lana $ cerrada.
'i/o de m1uina
M#;uina %o&ida.
'abla@ clasi-cación de un lim/ia/arabrisas
C%#CLU)I+# Analizar la cadena cine%#tica $ la clasi8caci/n de acuerdo a su grado de %o&i%iento as" co%o la in&estigaci/n de los %ecanis%os en las %#;uinas nos da una idea del a&ance de los %ecanis%os en co%0araci/n con 0ocas anteriores a la nuestra $ ;ue 7an logrado e&olucionar a tra&s del tie%0o 0ro0oniendo soluciones %#s si%0les $ e8cientes con diferentes %ateriales %#s resistentes $ de %enor costo.
''
