Conceptos Fundamentales de la Cinemática y Mecanismos en Ingeniería Mecatrónica
Este documento presenta una recopilación de definiciones clave y principios esenciales relacionados con la cinemática y los mecanismos, fundamentales para la comprensión de la ingeniería mecatrónica.
Definiciones Clave de Mecanismos y Cinemática
Máquinas: Son dispositivos que se utilizan para modificar, transmitir y dirigir fuerzas con el fin de llevar a cabo un objetivo específico.
Mecanismo: Es una parte de la máquina cuya función es transmitir movimientos y fuerza desde una fuente de potencia hasta una salida. Es el corazón de la máquina. Los mecanismos consisten en partes conectadas con el objetivo de transmitir fuerza desde una fuente de potencia hasta una salida.
Cinemática: Trata sobre la manera en que se mueven los cuerpos. Incluye la determinación de la rotación, el desplazamiento, la posición, la rapidez, la velocidad y la aceleración de un mecanismo.
Síntesis: Es el proceso de desarrollo de un mecanismo para satisfacer los requerimientos de función de la máquina.
Análisis: Garantiza que el mecanismo se moverá de tal forma que cumplirá los requerimientos.
Eslabonamiento: Es un mecanismo donde se unen partes rígidas para formar una cadena.
Bancada: Es el eslabón que sirve de referencia a todos los demás eslabones (parte sin movimiento).
Eslabones: Son las partes individuales de un mecanismo y se consideran cuerpos rígidos que están conectados con otros para transmitir movimiento y fuerza.
Eslabón simple: Es un cuerpo rígido que solo tiene dos uniones que conectan otros eslabones.
Unión: Es la conexión móvil entre los eslabones y que permite el movimiento relativo entre ellos.
Uniones totales: Son la unión de revolutas y prismáticas.
Unión corredera: Permite el desplazamiento lineal entre eslabones.
Unión de orden superior o media unión: Es una unión que permite tanto rotación como desplazamiento.
Repetición de Conceptos Fundamentales (para preservar el contenido original)
Máquinas: Son dispositivos que se utilizan para modificar, transmitir y dirigir fuerzas con el fin de llevar a cabo un objetivo específico.
Mecanismo: Es una parte de la máquina cuya función es transmitir movimientos y fuerza desde una fuente de potencia hasta una salida. Es el corazón de la máquina. Los mecanismos consisten en partes conectadas con el objetivo de transmitir fuerza desde una fuente de potencia hasta una salida.
Cinemática: Trata sobre la manera en que se mueven los cuerpos. Incluye la determinación de la rotación, el desplazamiento, la posición, la rapidez, la velocidad y la aceleración de un mecanismo.
Síntesis: Es el proceso de desarrollo de un mecanismo para satisfacer los requerimientos de función de la máquina.
Análisis: Garantiza que el mecanismo se moverá de tal forma que cumplirá los requerimientos.
Eslabonamiento: Es un mecanismo donde se unen partes rígidas para formar una cadena.
Bancada: Es el eslabón que sirve de referencia a todos los demás eslabones (parte sin movimiento).
Eslabones: Son las partes individuales de un mecanismo y se consideran cuerpos rígidos que están conectados con otros para transmitir movimiento y fuerza.
Eslabón simple: Es un cuerpo rígido que solo tiene dos uniones que conectan otros eslabones.
Unión: Es la conexión móvil entre los eslabones y que permite el movimiento relativo entre ellos.
Uniones totales: Son la unión de revolutas y prismáticas.
Unión corredera: Permite el desplazamiento lineal entre eslabones.
Unión de orden superior o media unión: Es una unión que permite tanto rotación como desplazamiento.
Conceptos Adicionales de Movimiento y Ciclos
Movimiento de traslación: Es cuando un cuerpo rígido se mueve de tal forma que la posición de cada línea del cuerpo es paralela en otras posiciones. Hay traslación rectilínea y curvilínea.
Movimiento en plano general: Es cuando un cuerpo rígido presenta traslación o rotación.
Rotación: Es cuando un cuerpo gira sobre su propio eje.
Ciclo: Es cuando las partes de un mecanismo han pasado por todas las posiciones posibles que se pueden tomar después de iniciar su movimiento desde algún conjunto simultáneo de posiciones relativas y han regresado a sus posiciones relativas originales.
Periodo: Es el tiempo requerido para un ciclo.
Fase: Son las posiciones relativas simultáneas de un mecanismo en un instante dado durante un ciclo.
Representación y Conexiones de Mecanismos
Diagrama cinemático: Es la representación esquemática de un mecanismo (todos sus eslabones) de modo que solo muestre las dimensiones que influyen en el movimiento del mecanismo.
Pares cinemáticos: Son las formas geométricas mediante las cuales se unen dos miembros de un mecanismo de manera que el movimiento relativo entre ambos sea consistente.
Par inferior: Si la unión o articulación mediante la cual se conectan dos miembros tienen un contacto superficial, tal como una unión de pernos.
Par superior: Es cuando la unión ocurre en un punto o a lo largo de una línea, tal como en un rodamiento de bolas o entre dos dientes de engrane en contacto.
Centros instantáneos: Los centros instantáneos se pueden encontrar por el teorema de Kennedy. La fórmula para el número de centros instantáneos es: CI = n(n-1)/2.
Mecanismos de Levas
Levas: Es un mecanismo común que impulsa un componente aparejado conocido como seguidor. Tiene la característica única de que puede impartir un movimiento muy diferente a su seguidor. Se emplea en aplicaciones donde desplazamientos diferentes y su sincronización son de importancia fundamental.
Tipos de Levas
- De placa o discos
- Cilíndricas o de tambor
- Lineal
Posición del Seguidor
- En línea: Tiene movimiento en línea recta de modo que la traslación se extiende a través del centro de rotación de la leva.
- Descentrado: Tiene movimiento en línea recta de tal modo que la línea de movimiento no pasa por el centro de rotación de la leva.
Formas del Seguidor
- De cuña
- De rodillo
- Cara plana
- Cara esférica