INFORME PRCTICO #6

NDICE GENERAL

NDICE GENERAL2TEMA:3SINTESIS DE MECANISMO DOS POSICIONES GRAFICA Y ANALITICA3OBJETIVOS:3ALCANCE:3INTRODUCCIN:4MARCO TERICO7ACTIVIDADES A REALIZAR:7METODOLOGA9MATERIALES E INSTRUMENTOS:10ANLISIS DE LOS MECANISMOS11CONCLUSIONES21RECOMENDACIONES:21BIBLIOGRAFA:22ANEXOS:22

TEMA:

SINTESIS DE MECANISMO DOS POSICIONES GRAFICA Y ANALITICAOBJETIVOS:

General: Disear un mecanismo que genere un movimiento entre las dos posiciones establecidas mediante la sntesis grfica y analtica, a travs de la interaccin de diversas herramientas como AutoCad, MathCad y WorkingModel con el fin de establecer la diferencia entre los mtodos aplicados al obtener los parmetros necesarios que requiere el diseo.Especficos: Analizar el diagrama cinemtico del mecanismo de aplicacin y definir dentro del eslabonamiento los puntos de control con el fin de establecer el movimiento que permita el desplazamiento entre dos posiciones establecidas y desarrollar a travs de una sntesis grfica y analtica el diseo del mecanismo con Autocad y MathCad. Realizar la simulacin de los mecanismos diseados mediante las sntesis grfica y analtica con el fin de comprobar si este genera el movimiento que permite pasar por las posiciones de estudio, a travs del software WorkingModel. Elaborar maquetas que permitan representar de forma fsica los mecanismos con el fin evidenciar su funcionamiento y establecer una comparacin entre las sntesis grfica y analtica.ALCANCE:

Desde la revisin de la gua de laboratorio para conocer las actividades a realizar que servirn de gua para identificar mediante una investigacin bibliografa acerca del mecanismo propuesto para posteriormente realizar el diagrama cinemtico, analizar los tipos de eslabones, la identificacin de los mismos si son manivela, seguidor, acoplador, bastidor. Establecer de los parmetros de posicin mediante la utilizacin del software MathCAD para la sntesis analtica y la elaboracin de la simulacin en WorkingModel del mecanismo analizado. Sin embargo se debe utilizar apropiadamente la sntesis grafica para realizar un comparacin y determinar las conclusiones de acuerdo a los resultados obtenidos, hasta la presentacin de un informe tcnico.INTRODUCCIN:

Segn Reuleaux una mquina se puede considerar como "una combinacin de cuerpos resistentes de tal manera que, por medio de ellos, las fuerzas mecnicas de la naturaleza se pueden encauzar para realizar un trabajo acompaado de movimientos determinados". Y un mecanismo se puede considerar como "una combinacin de cuerpos resistentes conectados por medio de articulaciones para formar una cadena cinemtica cerrada con un eslabn fijo y cuyo propsito es transformar el movimiento". En el diseo de una mquina pueden intervenir muchos campos de la ciencia como por ejemplo la mecnica, la termodinmica, la mecnica de fluidos o la ciencia de materiales, y se deben tener en cuenta aspectos como el econmico, el esttico. No obstante, de todos los estudios que se deben de realizar en el diseo de una mquina, el estudio mecnico es de primordial importancia, ya que la mecnica es la ciencia que relaciona la geometra, las fuerzas y los desplazamientos, factores que determinan el funcionamiento de la mquina. En el diseo de los mecanismos, el estudio mecnico ser uno de los ms importantes ya que, segn la definicin de mecanismo, el objetivo de stos es transformar el movimiento y el anlisis del movimiento lo realiza la mecnica. Al principio de la revolucin industrial, el trabajo de los animales y el trabajo ms pesado del hombre fue sustituido por el de las mquinas. Poco a poco, se ha ido sustituyendo el trabajo fsico del hombre y, actualmente, con la reconversin industrial, se est sustituyendo por el de las mquinas, incluso el trabajo ms cualificado realizado por hombre. De lo expuesto anteriormente, se deduce la importancia del "Diseo de Mquinas" para que stas sean capaces de realizar los trabajos ms complejos, a gran velocidad, con seguridad para las personas y bienes que estn a su alrededor, y con unos costes competitivos. El diseo global de una mquina comienza por el diseo particular de los mecanismos que la componen; ya que los movimientos necesarios en la mquina se consiguen por medio de diferentes mecanismos y, por lo tanto, desde el punto de vista mecnico, las mquinas se pueden considerar formadas por la combinacin de varios mecanismos. En muchas mquinas, la energa se introduce por medio del movimiento giratorio de un motor elctrico o trmico y su objetivo es generar unos movimientos que no son giratorios, o si lo son, son ms rpidos o ms lentos que el movimiento de entrada. Estos cambios entre el movimiento de entrada y el de salida se consiguen por medio de mecanismos. Otras mquinas, como por ejemplo los motores de combustin interna alternativos, aprovechan la energa que el combustible suministra al pistn, que realiza un movimiento rectilneo alternativo. Como el movimiento ms fcilmente aprovechable a la salida de un motor es el giratorio, se necesita el mecanismo pistn-biela-manivela para hacer la conversin del movimiento alternativo en giratorio. Por lo visto en los prrafos anteriores, se deduce que es muy importante hacer un buen diseo de mecanismos para realizar un buen diseo mecnico de mquinas. El diseo de un mecanismo en particular, o de una mquina en general, consta de dos partes diferenciadas: "Sntesis" y "Anlisis". La sntesis consiste en establecer a priori los tamaos, formas, composicin de materiales y disposicin de las piezas, del tal modo que el mecanismo o mquina resultante desempee el trabajo deseado. Mediante el anlisis se hace un estudio sobre un mecanismo o mquina previamente sintetizada, para determinar si los movimientos que realiza (trayectorias, velocidades y aceleraciones) son los deseados, y si los esfuerzos que aparecen en los diferentes puntos de las piezas son menores que los esfuerzos que son capaces de soportar.

La sntesis requiere imaginacin, creatividad, sentido comn y experiencia. En cambio, en el anlisis se necesitan una serie de conocimientos de mecnica para determinar si el mecanismo o mquina sintetizado realiza los movimientos prescritos, y si es suficientemente resistente como para soportar los esfuerzos a que se ver sometido. No obstante, el trabajo de anlisis puede resultar muy complejo; por ejemplo, cuando se trata de determinar el movimiento de un mecanismo sometido a unas fuerzas exteriores.

En el diseo de un mecanismo o mquina, el proceso habitual es el siguiente: En primer lugar, se sintetiza el mecanismo o mquina, normalmente de forma aproximada. Posteriormente, se realiza el anlisis. Por regla general, el mecanismo o mquina sintetizada no suele realizar perfectamente el movimiento prescrito, o est mal dimensionado en cuanto a resistencia. Por ello, se hace necesario variar el diseo, y volver a realizar el anlisis, en un proceso iterativo hasta comprobar que el mecanismo o mquina realiza el movimiento deseado, y sus piezas estn dimensionadas de forma que sern capaces de soportar los esfuerzos a que vayan a estar sometidas. Hasta hace aproximadamente 40 aos, el proceso indicado en el prrafo anterior se haca manualmente y, normalmente, no se tena en cuenta si la solucin obtenida era la ptima. En muchos casos, las mquinas y mecanismos se iban optimizando gracias a la experiencia adquirida con los resultados reales de otras mquinas construidas anteriormente. En las ltimas dcadas, con el desarrollo de la informtica, el proceso iterativo se ha realizado por medio de ordenadores, que reducen el tiempo de clculo y permiten aadir la optimizacin de las diferentes soluciones posibles; algo impensables realizar manualmente, para problemas ligeramente complicados, por lo tedioso y costoso en tiempo que resultaba. [1]

MARCO TERICO

[2]ACTIVIDADES A REALIZAR:

DURANTE EL DESARROLLO DE LA PRCTICA

METODOLOGAEl desarrollo del presente laboratorio est basado en el empleo de dos tcnicas; la primera se establece como investigacin bibliogrfica debido a que se recolect y seleccion informacin en internet, libros y revistas respecto a la terminologa de mecanismos. Finalmente utiliz un anlisis cualitativo para identificar cada uno de los aspectos a considerar en el clculo realizado para encontrar los parmetros de dise;o tanto para el mtodo grfico como para el mtodo analtico para luego implementarlo con una simulacin grfica. MATERIALES E INSTRUMENTOS: Los equipos y elementos a utilizar en el laboratorio son:

Tabla 1: Descripcin de materiales e instrumentosComputadorMath CadWorking Model

AutocadCartnPalitos de helados

TachuelasSilicona Montacargas

ANLISIS DE LOS MECANISMOS

Sntesis analtica

Fig 1. Diagrama esquemtico de aplicacin del mecanismo

FIG 2. Diagrama cinemtico mecanismo originalO2,O4: Bastidor1: Manivela 2: Acoplador 3: Seguidor

Fig. 3. Definicin de angulos, vectores y modulosSOLUCIN DIADA 1: Fig. 4. Analisis primera diada O2Ecuacin de cierre 1:

Parte Real:

Parte Imag:

ECUACIONES PARAMTRICAS DE SNTESIS.Ec 1: Ec 2:

Parmetros conocidosParmetros desconocidos

, , , , , ,

Ec 1: Ec 2:

Ec 1: Ec 2:

Aplicando matrices:=

Resultados obtenidos en Mathcad

SOLUCIN DIADA 2:

Fig. 5. Analisis segunda diada O4

Ecuacin de cierre 1:

Parte Real:

Parte Imag:

ECUACIONES PARAMTRICAS DE SNTESISEc 1:

Ec 2:

Ec 1:

Ec 2:

Parmetros conocidosParmetros desconocidos

, , u, , , , s

Ec 1: Ec 2: Aplicando matrices:=Resultados obtenidos en Mathcad

Diseo del mecanismo

Fig. 6. Construccion del mecanismo con parametros de MathCad

Fig. 7. Definir cotas del mecanismo con parametros de MathCad

Sntesis graficaDiseo del mecanismo

Fig. 8. Construccion de las posiciones

Fig. 9. Construccion de mediatrices

Fig. 10. Construccion del mecanismo de 4 barras.

SimulacionesSntesis analtica

Fig. 11. Primera posicion sintesis analitica

Fig. 12. Segunda posicion sintesis analitica

Sntesis grafica

Fig. 13. Primera posicion sintesis grafica

Fig. 14. Segunda posicion sintesis grafica Interpretacin Al aplicar las dos opciones para poder disear un mecanismo que transporte rollos se pudo notar que le mtodo grafico nos brinda un mecanismo el cual cumple el objetivo y este diseo presenta menor nmero de eslabones lo cual sera ms rpido para su elaboracin, sin embargo, en el mtodo analtico presenta mayor nmero de eslabones y mayor complejidad al realizar fsicamente el mecanismo pero presenta un mayor control al desplazarse y transportar el rollo el cual sera considerado como una buna opcin para su implementacin.

CONCLUSIONES: A travs del anlisis del mecanismo para establecer los puntos de control para generar el movimiento del eslabonamiento y permitir el desplazamiento entre las posiciones establecidas; depender de los ngulos que se generar en el paso de una posicin a otra, y al definir estos puntos de control el diseo del mecanismo tiende a variar en cuanto a longitudes de eslabones y ngulos entre s, sin embargo los mecanismos diseados podrn cubrir con los requerimientos establecidos de posicin, siempre y cuando la sntesis se desarrolla de forma correcta, esto evidencia que para la solucin de este caso van a existir n soluciones. Mediante la simulacin de los mecanismos diseados se puede comprobar si ciertamente estos llegan a generar el movimiento tal que logre desplazarse entre las dos posiciones establecidas y as tomar acciones correctivas entorno al proceso que se desarroll en la sntesis ya sea esta grafica o analtica, en ciertos parmetros como la precisin de las longitudes y ngulos que podran ser causa del problemas y los cuales habr que corregir y proceder a redisear el mecanismo las veces que sean necesarias hasta que este pueda cumplir con los requerimientos establecidos. Debido al aplicar el mtodo de sntesis para la solucin de un mecanismo arroja n posibilidades sin importar el mtodo que se utilice debido a que ciertos parmetros dependen directamente del diseador, sin embargo al realizar una sntesis analtica el desarrollo se da de una manera ms precisa debido a que se aplican ecuaciones matemticas, por otro lado la sntesis grafica se lo realiza netamente de forma geomtrica por lo cual este proceso se torna ms fcil y rpido, por tanto si el objetivo es que mecanismo diseado pueda cubrir con los requerimientos iniciales establecidos el mtodo grfico es el ms recomendable.

RECOMENDACIONES: Realizar la simulacin delmecanismo en el software Working Model es de gran ayuda para identificar correctamente cada tipo de eslabon y su posicin. Realizar mayores practicas en el aula para la utilizacin de MathCad de esta forma no existira errores en la programacin de las ecuaciones paramtricas.BIBLIOGRAFA:

[1] ISIDRO ZABALZA VILLAVA, http://www.imem.unavarra.es/, diciembre 1999. [En lnea]. Available: http://www.imem.unavarra.es/isidro/Tesis.pdf. [ltimo acceso: 13 Julio 2015].

[2] R. Norton, Diseo de Maquinara Cuarta Edicin, Mxico DF, Mc Graw Hill, 2009

ANEXOS: