Cualquier mecanismo complejo en ingeniería mecánica consta de un conjunto de elementos simples. Para comprender cómo funciona el sistema en su conjunto, es necesario analizar el funcionamiento de cada nodo. Y esto, antes que nada, es una comprensión de lo que es un par cinemático.
Términos básicos
Si tomamos dos objetos (enlaces) que están en contacto entre sí, y al mismo tiempo dicha conexión es móvil, entonces tenemos un par cinemático (KP). Su característica distintiva es una cierta limitación en el movimiento de enlaces.
Un cuerpo rígido puede tener una capacidad limitada para moverse, y luego existe una condición de conexión. Se cuentan hasta cinco condiciones de comunicación, considerando la interacción de enlaces en un par. De ahí la división en clases. Cinco de ellos fueron sacados por pares cinemáticos, cada uno de ellos tiene su propio grado de movilidad. Hay seis grados de movilidad en la clase. Toda la mecánica moderna se basa en el uso de las tres últimas clases de pares cinemáticos.
Cada cuerpo (enlace) tiene su propia geometría. Por tanto, los elementos están en contacto unos con otros, correspondiendo las partes a esta forma. Resulta que el CP solo podrá realizar ese movimiento,que no contradirá la geometría de los enlaces. Además, para realizar cualquier movimiento relativo entre sí, un enlace debe estar permanentemente fijo y el segundo del par se ve afectado.
Cada punto del enlace pasa por un camino (trayectoria) en el momento del movimiento. Esta trayectoria puede tomar la forma de una curva situada en un plano. Cuando los planos de las curvas de la trayectoria de los eslabones del par son paralelos entre sí, se trata de un par plano. Si las curvas de movimiento de los puntos de los eslabones se ubican en el espacio tridimensional, el par cinemático es espacial.
Vistas
Existen los siguientes tipos de mecanismos.
El par de tipo rotativo es un sistema de un solo movimiento. Los eslabones que forman tal par son capaces de realizar solo una rotación característica alrededor de la barra o eje. En este caso, el contacto de los elementos se realiza sobre la superficie de forma cilíndrica. Tal sistema geométrico es cerrado y pertenece a lo más bajo. El mecanismo analógico en la zona de los pares superiores es de rodamiento de bolas.
El par de interacción traslacional es el mismo que el anterior en términos de movimiento único. En tal sistema, los enlaces solo pueden realizar un movimiento de traslación en línea recta. El mecanismo es el par más bajo, cerrado en parámetros geométricos.
Par de tipos de cilindros que interactúan. Este sistema ya es bimovible, su geometría es cerrada. Es el más bajo: los enlaces pueden rotar y moverse en la dirección de avance.
Par de tipos esféricoses un sistema tripartito. La libertad de tal par tiene un grado que permite que sus enlaces giren en el espacio tridimensional, describiendo los ejes de coordenadas. También es el mecanismo cerrado geométricamente más bajo.
Par de tipo esférico con un dedo - dos móviles. El movimiento (rotación relativamente independiente) de los eslabones de este par está limitado por el pasador y la ranura. El par de menor orden es geométricamente cerrado.
El par tipo tornillo tiene un solo grado de libertad de movimiento. El mecanismo de orden inferior es un sistema geométricamente cerrado en el que solo es posible el movimiento helicoidal con un cierto paso. El movimiento en dirección angular y lineal es estrictamente único.
Pareja de tipo plano, plano-cilindro, plano-bola. En estos mecanismos se utiliza el cierre forzado. Según la clase, el primero pertenece a los sistemas inferiores, el resto, a los sistemas superiores. En la práctica, estos pares cinemáticos de enlaces no se han utilizado.
Clasificación
Los KP se clasifican de la siguiente manera.
Por el tipo de conexión en el punto de contacto
Los pares de orden inferior están en contacto con enlaces a lo largo de las superficies. Han encontrado una amplia aplicación en mecánica, tienen un diseño más simple que los pares superiores. Estructuralmente, sus eslabones están en contacto con planos y se deslizan a lo largo de ellos. Por lo tanto, hay una distribución uniforme de la carga dentro del elemento, pero aumenta la fricción en el punto de conexión de los enlaces, respectivamente. El aspecto positivo de los pares de bajo orden es que es posible transferir grandes cargas de enlace a enlace.
Cinemática superiorlos pares tienen enlaces en contacto a lo largo de una curva o en puntos. Su objetivo principal es reducir el grado de fricción entre los elementos de los enlaces durante el movimiento. Un ejemplo clásico de pares superiores son los rodamientos o rodillos. El diseño interno de estos elementos no afecta el movimiento de los enlaces conectados en pares. Para simplificar el mecanismo, se utilizan métodos para reemplazar pares cinemáticos superiores con análogos inferiores.
Por el tipo de movimiento relativo que realizan los eslabones del par
- Rotacional.
- Progresivo.
- Cilíndrico.
- Esférico.
- Tornillo.
- Plano.
Si solo hay pares en el mecanismo que usan solo los primeros cuatro tipos de movimiento, entonces se llama palanca.
Según el tipo de comunicación entre enlaces
- Debido a los efectos de la fuerza, como la presión del resorte, la masa corporal, el gas o líquido comprimido, las fuerzas de inercia.
- Debido al diseño geométrico de los elementos de la pareja.
- Según el grado de movilidad de los eslabones durante el movimiento.
- Por el número de condiciones de conexión.
Mecanismos reversibles e irreversibles
Por la posibilidad de movimiento de enlaces en el sistema en relación con la elección de un enlace condicionalmente fijo, se distinguen los CP reversibles e irreversibles.
Si en un mecanismo cualquier elemento en estado libre repite el movimiento relativo de un elemento en estado condicionalmente estacionario, entonces el par cinemático se considera reversible (ejemplo: pares de un solo movimiento).
Si en el mecanismo cada elemento en estado libre realizasu movimiento relativo es diferente al de los demás, entonces dicho par es irreversible.
Tipos de engranajes en mecánica
La transmisión mecánica se entiende como un sistema mecánico que convierte la cinemática y la energía del motor en una forma aceptable para su uso por los órganos de trabajo de las máquinas para funcionar en un modo determinado.
Las transmisiones suceden:
- Tipo de equipo. Tal conexión se construye sobre elementos cilíndricos y cónicos. Los primeros transmiten movimiento en un plano, los últimos en un ángulo. Los engranajes se caracterizan por su compacidad y la capacidad de transmitir alta potencia. Son muy eficientes pero generan ruido y requieren lubricación.
- Tipo tornillo. Además del tornillo clásico, esta categoría incluye engranajes hipoidales y helicoidales. Este último tipo de transmisión mecánica se utiliza cuando es necesario obtener una gran relación de transmisión. También se distinguen por su funcionamiento silencioso y suave y la capacidad de autofrenado. Las desventajas incluyen baja eficiencia y alto desgaste.
- Sobre elementos flexibles. Aquí, el movimiento y la energía se transmiten en el mismo plano a través de varias correas y cadenas. Las transmisiones por correa son simples y pueden cubrir largas distancias.
- Tipo de fricción. En uniones de esta naturaleza se aplica la fuerza de rozamiento. Se utilizan en mecanismos cuyo funcionamiento tiene lugar en condiciones difíciles.
Tipo de bola
El objetivo principal de la rótula,de modo que el tirante de la cremallera de dirección pueda conectarse a través de la palanca con la cremallera giratoria de la rueda. El diseño de la bisagra incluye una punta; Galletas, un resorte, una tapa de sujeción, un pasador de bola, un engrasador están integrados en él. El resorte presiona las grietas de la rótula, que sujetan el pasador con superficies esféricas. Este diseño garantiza que el mecanismo permanezca operativo incluso cuando se usa.
Bisagra bisagra
Las bisagras o marquesinas son mecanismos construidos en base a una bisagra cilíndrica. Sirven para abrir y cerrar puertas, ventanas, puertas de muebles. El diseño de la bisagra incluye dos lienzos rectangulares (tarjetas) en los que se perforan agujeros de fijación y una varilla. Las bisagras de bisagra están hechas principalmente de acero y varias aleaciones.
Conclusión
Curiosamente, las articulaciones humanas representan todos los tipos principales de pares cinemáticos descritos anteriormente. Por lo tanto, la necesidad de comprender los procesos que ocurren en la mecánica es obvia.
