UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA MECANISMOS
Gu ía de L ab o rat o rio No .2 Clasificación Clasificación de los l os Mecanis m os d e Cuatro Barras Criterio Criterio de Grasho f
1. Descripción: 1.1 Esta experiencia permitirá clasificar y reconocer mecanismos de cuatro barras del tipo manivela-balancín, eslabón de arrastre, doble balancín, punto de cambio y triple balancín mediante la aplicación práctica y por medio del criterio de Grashof. 2. Objetivos Generales 2.1 Reconocer y clasificar los mecanismos de cuatro barras de acuerdo a sus dimensiones y al eslabón fijo. 2.2 Estudiar características importantes de los mecanismos tales como posiciones límites y ángulos de transmisión.
3. Objetivos Específicos 3.1 Aplicar el criterio de Grashof para clasificar los mecanismos de cuatro barras. 3.2 Verificar los resultados teóricos mediante aplicaciones prácticas de cada mecanismo estudiado. 3.3 Identificar el tipo de movimiento que realiza cada ca da eslabón de un mecanismo. 3.4 Determinar las posiciones límites de un mecanismo en forma práctica, gráfica y analítica. 3.5 Determinar los ángulos de transmisión máximo y mínimos de un mecanismo en forma práctica, gráfica y analítica. 3.6 Aplicar el concepto c oncepto de síntesis de mecanismos. mecan ismos.
4. Equipos y materiales a utilizar 4.1 Eslabones perforados 4.2 Pines, arandelas 4.3 Escalímetro métrico 4.4 Juego de geometría 1
4.5 Papel 8 ½”X11”
5. Metodología 5.1 Mediciones mediante observación directa, comparación y pruebas. 5.2 Armar diferentes tipos de mecanismos de acuerdo a la longitud de sus eslabones y al eslabón fijo. 5.3 Discusión de las experiencias y resultados. 5.4 Análisis cualitativo y cuantitativo. 5.5 Investigación complementaria. 5.6 Evaluación: asistencia, participación y aporte individual y de grupo. 5.7 Entrega y evaluación del reporte. 5.8 Utilice el sistema Internacional de Unidades (SI).
6. Procedimiento 6.1 Para cada uno de los mecanismos indicados por el instructor, indique las condiciones necesarias para los siguientes casos: 6.1.1 Balancín de manivela. 6.1.2 Eslabón de arrastre. 6.1.3 Doble balancín. 6.1.4 Punto de cambio. 6.1.5 Doble balancín de segundo tipo. 6.1.6 Triple balancín. 6.2 Armar cada uno de los mecanismos indicados anteriormente y verifique prácticamente los resultados analíticos encontrados. 6.3 Determine las posiciones límites. 6.4 Determine los ángulos de transmisión máximos y mínimos. 6.5 Encuentre el rango de valores de en un mecanismo de cuatro barras suponiendo los siguientes comportamientos y para = 200 mm, = 250 mm, = 25 mm: 6.5.1 Balancín de manivela. 6.5.2 Eslabón de arrastre. 6.5.3 Doble balancín. 6.5.4 Punto de cambio. 6.5.5 Doble balancín de segundo tipo. 6.5.6 Triple balancín. Muestre la variación de L2 dentro del rango obtenido en forma gráfica en su informe. 6.6 En el mecanismo de cuatro barras, sea: 6.6.1 = 215 mm 6.6.2 = 250 mm 6.6.3 = 200 mm 6.6.4 = 140 mm, = 250 mm, = 305 mm Determinar en cada caso si , y gira u oscila. En caso de que oscilen, determine las posiciones límites y los ángulos de transmisión máximos y mínimos. Llene la siguiente tabla: 2
Caso 1 Caso 2 Caso 3
7. Preguntas y Resultados 7.1 Desarrollar el diagrama cinemático de cada uno de los mecanismo estudiados. 7.2 Indicar como se correlacionan los resultados teóricos con los experimentales. 7.3 Definir el movimiento de cada eslabón en cada mecanismo estudiado. 7.4 Explicar la importancia de conocer las posiciones límites de un mecanismo. 7.5 Explicar la importancia de conocer los ángulos de transmisión máximos y mínimos de un mecanismo.
7 Análisis y conclusiones 7.1 ¿Qué suposiciones son necesarias para reconocer cada tipo de mecanismo de cuatro barras estudiado en el laboratorio? 7.2 ¿Por qué es importante el ángulo de transmisión en el diseño de un mecanismo? 7.3 ¿Qué ventajas tiene conocer el tipo de mecanismo de cuatro barras resultante de una combinación particular de eslabones de cuatro barras? 7.4 ¿Qué importancia práctica tiene haber realizado este laboratorio? 8 Bibliografía 9.1 Indicar la bibliografía que utilizó para desarrollar ésta experiencia de laboratorio. 10. Teoría Un mecanismo de cuatro barras tendrá un movimiento relativo entre sus eslabones que depende de la longitud de los mismos y del eslabón que se fije al marco. Si un mecanismo cumple el criterio de Grashof, entonces por lo menos un eslabón girará 360°. El criterio de Grashof nos permite clasificar los mecanismos de cuatro barras de acuerdo a lo siguiente:
Donde: 3
=
eslabón mas largo
= eslabón mas corto
=
eslabones de longitudes intermedias.
Dependiendo de cual es eslabón fijo, resultarán los siguientes mecanismos: balancín de manivela, doble manivela, doble balancín y eslabón de arrastre.
Figura 2.1 Inversión del mecanismo de cuatro barras Si un mecanismo no cumple el criterio de Grashof, esto es:
Ningún eslabón girará 360° y el mecanismo se conoce como de triple balancín. Ver Figura 2.2.
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Figura 2.2 Mecanismos de triple balancín El ángulo de transmisión es el ángulo entre el eslabón conector y el eslabón seguidor, ver Figura 2.3.
Figura 2.3 ángulo de transmisión Los ángulos de transmisiones máximos y mínimos se logran cuando el eslabón conductor se alinea con el eslabón fijo. Ver figuras 2.4 y 2.5.
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Figura 2.4 Ángulos de transmisión máximos y mínimos.
Figura 2.5 Ángulos de transmisión máximos y mínimos. Un mecanismo de cuatro barras alcanza sus posiciones límites cuando el eslabón conector se alinea con cualquiera de los otros tres. Las Figuras 2.6 y 2.7 muestran el caso de un mecanismo balancín de manivela.
Figura 2.6 Posiciones límites de un mecanismo manivela-corredera
Figura 2.7 Posiciones límites de un mecanismo de cuatro barras
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La Figura 2.8 muestra los eslabones perforados a ser utilizados en la realización de este laboratorio.
Figura 2.8 Eslabones perforados
11. Referencias: 11.1 Kinematics and Dynamics of Machinery. Charles E. Wilson, J.P. Sadler y W.J. Michels. Quinta edición. Harper&Row, Publishers, New york, 1983. 11.2 Diseño de Maquinaria, Síntesis y análisis de máquinas y mecanismos. Robert L. Norton. Cuarta edición. McGraw-Hill, 2009. 11.3 Máquinas y mecanismos. David H. Myszka. Cuarta edición. Pearson. 2012.
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