UNIVERSIDAD CATOLICA SANTA MARIA FACULT ACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS ING ENIERIAS FISICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA, MECANICA-ELECTRICA Y MECATRONICA
CURSO: DISEÑO DE MECANISMOS
DOCENTE: ING. HERMAN ALCAZAR
ALUMNO: STEPHANIE MEDINA ACO
AREQUIPA – PERU
2012
MECANISMO IELA-MANIVELA El mecanismo de biela - manivela es un mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento de traslación, o viceversa.
ELEMENTOS
Biela: Es un elemento rígido y largo que permite la unión articulada entre la manivela y el émbolo. Está formada por la cabea, la ca!a o cuerpo y el pie. "a forma y la sección de la biela pueden ser muy variadas, pero debe poder resistir los esfueros de traba#o, por eso es $ec$a de aceros especiales o aleaciones de aluminio.
%anivela: Es una palanca con un punto al e#e de rotación y la otra en la cabea de la biela. &uando la biela se mueve alternativamente, adelante y atrás, se consigue $acer girar la manivela gracias al movimiento general de la biela. ' al revés, cuando gira la manivela, se consigue mover alternativamente adelante y atrás la biela y el émbolo
(mbos sistemas )biela-manivela y e*céntrica-biela+ permiten convertir el movimiento giratorio continuo de un e#e en uno lineal alternativo en el pie de la biela. ambién
permite
transformar
el
un
alternativo del pie
proceso
contrario:
movimiento lineal de
biela
en
uno
giratorio continuo en el e#e al que está conectada
la
e*céntrica o
la manivela
)aunque para esto tienen que introducirse ligeras
modicaciones
que
permitan
aumentar la inercia de giro+. Este mecanismo es el punto de partida de los sistemas que aprovec$an el movimiento giratorio
de
un eje o
de
un árbol para
obtener movimientos lineales alternativos o angulares pero también es imprescindible
para lo contrario: producir giros a partir de movimientos lineales alternativos u oscilantes.
F!"#$%"&'$(")%: El sistema funciona de la siguiente forma:
•
El (*( dispone de un movimiento giratorio que transmite a la manivela.
•
"a '&"$+(& )o la e*céntrica+ convierte el movimiento giratorio del e#e en uno circular en su empu!adura )(*( (#")/$#% .
•
"a #&(& 3( & $(& está unida a la empu!adura de la manivela )e#e e*céntrico+ y, por tanto, está dotada de un movimiento circular.
•
En su movimiento circular, la cabeza de la biela arrastra el pie de biela, que sigue un movimiento lineal alternativo.
•
"a trayectoria seguida por el pie de biela es lineal alternativa, pero la orientación del cuerpo de la biela cambia en todo momento. Esto presenta un peque!o inconveniente que puede solventarse a!adiendo otros operadores )por e#emplo un émbolo+
C%"4$3(/&#$%"(4 3( D$4(5%: ( la $ora de dise!ar estos mecanismos tenemos que tener en cuenta que: •
"a longitud del brao de la manivela determina el movimiento del pie de la biela )carrera+, por tanto, $emos de dise!ar la manivela con longitud muc$o más corta que la biela. &arrera/0 veces el radio de la manivela
•
1ara que el sistema funcione adecuadamente se deben emplear bielas cuya longitud sea, al menos, 2 veces el radio de giro de la manivela a la que está acoplada.
•
&uando
tenemos
que
transformar
movimiento
giratorio
en
alternativo, el e#e de la manivela es el elemento motri y el pie de biela se conecta al elemento resistente )potencia 3til+. Esto $ace que la fuera aplicada al e#e se reduca en proporción inversa a la longitud de la manivela, por lo que cuanto mayor sea la manivela menor
será
la
fuera
que
aparece
en
su
empu!adura
y
consecuentemente en el pie de la biela. •
"as cabeas de las bielas deben de estar centradas en la empu!adura sobre la que giran, por lo que puede ser necesario aumentar su anc$ura )colocación de un casquillo+.
CODIGO DE MATLA clear all %Entrada de datos v=input('ingrese el valor de la velocidad angular =' ); a=input('ingrese el valor de la acelaracion angular=' ); R=input('ingrese la longitud de la biela =' ); L=input('ingrese la longitud de la manivela =' ); n=1; %GRAF!A" i# a==$; #or =$&1&1$; teta=pi*1$; #i=asin(R+sin(teta)+*L); ,=R+cos(teta)-L+cos(#i).(R-L); #ip=(R+cos(teta)+v)+*(L+cos(#i)); ,p=.R+sin(teta)+v.L+sin(#i)+#ip; #ipp=(. R+sin(teta)+v+/0-R+cos(teta)+a-L+sin(#i)+#ip+/0)+* (L+cos(#i)); ,pp=.R+cos(teta)+v+/0.R+sin(teta)+a.L+cos(#i)+#ip+/0. L+sin(#i)+#ipp; sol(n&)=2 #i #ip #ipp , ,p ,pp3;
n=n-1; end
end
#igure(1) old on grid on title('Angulo FiFip 4 Fipp en #unci5n de eta' ); plot(sol(&1)sol(&0) '-r'); plot(sol(&1)sol(&6) 'dc'); plot(sol(&1)sol(&7) '&b'); legend('#i''#ip''#ipp'); ,label('teta'); 4label('FiFipFipp'); #igure(0) old on grid on title('Gr8#ica 99p 4 9pp en #unci5n de eta' ); plot(sol(&1)sol(&:) '..'); plot(sol(&1)sol(&<) '+m'); plot(sol(&1)sol(&) '.b'); legend('9''9p''9pp'); ,label('teta'); 4label('99p9pp' );
i# v==$
vi=$; tetai=$;
#or =$&1&1$; teta=pi*1$; tetap=s>rt((vi+/0)-0a(teta.tetai)); #i=asin(R+sin(teta)+*L); ,=R+cos(teta)-L+cos(#i).(R-L); #ip=(R+cos(teta)+tetap)+*(L+cos(#i)); ,p=.R+sin(teta)+tetap.L+sin(#i)+#ip; #ipp=(. R+sin(teta)+tetap+/0-R+cos(teta)+a-L+sin(#i)+#ip+/0)+* (L+cos(#i)); ,pp=.R+cos(teta)+tetap+/0.R+sin(teta)+a.L+cos(#i)+#ip+/0. L+sin(#i)+#ipp; sol(n&)=2 #i #ip #ipp , ,p ,pp3; n=n-1; end #igure(1) old on grid on title('Angulo FiFip 4 Fipp en #unci5n de eta' ) plot(sol(&1)sol(&0) '..'); plot(sol(&1)sol(&6) '+m'); plot(sol(&1)sol(&7) '.b'); legend('#i''#ip''#ipp') ,label('teta') 4label('FiFipFipp') #igure(0) old on grid on title('Angulo 99p 4 9pp en #unci5n de eta' ) plot(sol(&1)sol(&:) '..');
plot(sol(&1)sol(&<) '+m'); plot(sol(&1)sol(&) '.b'); legend('9''9p''9pp') ,label('teta') 4label('99p9pp' ) end
CONSIDERANDO VELOCIDAD DE TETHA CONSTANTE Y ACERACION CERO ingrese el valor de la velocidad angular /4 ingrese el valor de la acelaracion angular/5 ingrese la longitud de la biela /65 ingrese la longitud de la manivela /60 An gu l oFi , Fi pyFi p pe nf u nc i ó nd eT he t a 10 fi fi p fi pp
0
10
p p i F , p i F , i
20
30
F
40
50
60 0
20
4 0
60
80 100 t h e t a
120
14 0
160
18 0
Gr á fi c aX, X pyXp pe nf u n ci ó nd eT h et a 600 X Xp Xpp
400
200
p p X , p X ,
0
X
2 0 0
4 0 0
6 0 0
8 0 0 0
20
40
60
80 100 t het a
120
140
160
CONSIDERANDO LA ACELERACI6N ANGULAR CONSTANTE ingrese el valor de la velocidad angular /5 ingrese el valor de la acelaracion angular/7 ingrese la longitud de la biela /65 ingrese la longitud de la manivela /60
180
An g u l oFi , F i pyF i p pe nf u n c i ó nd eT h e t a 1 0 fi 5
fi p fi p p
0 5 p 1 0 p i F , p i 1 5 F , i F
2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 0
2 0
4 0
6 0
8 0 1 0 0 t h e t a
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0
An g u l oX , X pyX p pe nf u n c i ó nd eT h et a 4 0 0 X X p X p p
3 0 0
2 0 0 p p X , p 0 0 X 1 , X
0
1 0 0
2 0 0 0
2 0
4 0
6 0
8 0 1 0 0 t h e t a
1 2 0
1 4 0
1 6 0
1 8 0
