Pract Maquinas y Mecanismos

5/21/2018 Pract Maquinas y Mecanismos

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PRCTICAS DE MQUINAS YMECANISMOS

GRADO EN INGENIERA MECNICA 2013/14E.T.S. Ingenieros de Industriales

y de Telecomunicacin

JOS LUIS LEN LVAREZ


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GRADO EN INGENIERA MECNICA G745 - MAQUINAS Y MECANISMOS

1. GRADOS DE LIBERTAD DE MECANISMOS

1.1. OBJETIVO

El objetivo de la prctica es la determinacin de los grados de libertad de una serie de

mecanismos de ejemplo presentes en el laboratorio.

Para ello se procede al recuento de los pares del mecanismo as como a la determinacin de su

tipo.

Una vez hecho esto, con ayuda del criterio de Grbler determinamos los gdl de los

mecanismos segn la siguiente expresin:

= 3 ( 1) 2

Donde:

es el nmero de elementos del mecanismo.

es el nmero de pares de clase 1 (permiten movimiento en 1 gdl)

es el nmero de pares de clase 2 (permiten movimiento en 2 gdl)

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1.2. MECANISMOS

1.2.1. MECANISMO 1

1.2.2. MECANISMO 2

= 4 ; = 4 ; = 0

= 3 (4 1) 2 4 0 = 1

= 4 ; = 4 ; = 0

= 3 (4 1) 2 4 0 = 1

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1.2.3. MECANISMO 3

1.2.4. MECANISMO 4

1.2.5. MECANISMO 5

= 3 ; = 2 ; = 1

= 3 (3 1) 2 2 1 = 1

= 3 ; = 4 ; = 0

= 3 (4 1) 2 4 0 = 1

= 3 ; = 2 ; = 1

= 3 (3 1) 2 2 1 = 1

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1.2.6. MECANISMO 6

1.2.7. MECANISMO 7

= 8 ; = 10 ; = 0

= 3 (8 1) 2 10 0 = 1

= 4 ; = 4 ; = 0

= 3 (4 1) 2 4 0 = 1

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1.2.8. MECANISMO 8

1.2.9. MECANISMO 9

1.2.10. MECANISMO 10

= 10 ; = 13 ; = 0

= 3 (10 1) 2 13 0 = 1

= 4 ; = 3 ; = 2

= 3 (4 1) 2 3 2 = 1

= 7 ; = 8 ; = 1

= 3 (7 1) 2 8 2 = 1

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2. DADS 2D BIELA-MANIVELA

2.1. INTRUDUCCIN AL PROGRAMA DADS 2D

El objetivo de la prctica es el anlisis cinenmico de un mecanismo de biela-manivela

mediante la aplicacin anlisis cinemtico DADS 2d.

Partiendo de unas condiciones iniciales se pretende obtener los valores de las posiciones,

velocidades y aceleraciones de los distintos elementos que componen el mecanismo.

Los elementos que componen el mecanismo son los siguientes:

1. Bastidor

2. Manivela (elemento de entrada, donde imponemos el movimiento)

3. Biela

4. Deslizadera

El elemento de entrada es el elemento 2, del cual conocemos:

Posicin inicial - 45

Velocidad - 30/seg

Aceleracin - 0

DADS toma el ngulo inicial en sentido antihorario, del eje y del bastidor hasta la manivela.

Introducimos los siguientes datos en el programa:

N Elemento Posicin (x,y) Geometra TRIADS

1 Bastidor (0, 0) - (0, 0) PHI=0

2 Manivela (1, 0) Cilindro

R=0.1 L=2

(0, -1) PHI=0 / (0, 1)

PHI=0

3 Biela (2, 0) Cilindro

R=0.1 L=4

(0, -2) / (0, 2)

4 Deslizadera (3, 0) Cubo (x=0,5

y=0,5)

(0, 0)

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Para crear los elementos que componen nuestro mecanismo utilizamos BODY>GEOMETRIES y

elegimos la geometra que necesitamos por ejemplo para el caso de las barras utilizaremos un

geometra de cylinder (cilindro) . Para la deslizadera utilizamos BODY>GEOMETRIES>CUBE .

Despus de haber acabado de crear todas las geometras , tenemos que poner que el bastidor

es un elemento mvil con: MASS PROPERTIES>FIXED TO THE GROUND=TRUE.

Tras de hallar por separado los diferentes elementos, debemos unir estos elementos como en

el enunciado , para ello vamos a utilizar los TRIADS ,que son colocados en la posicin justa

donde tiene que ir unido con otro elemento.

Para obtener los pares de tipo R, DADS utiliza JOINT>REVOLUTE e indicamos los TRIADS,

posicionados anteriormente, entre los elementos que queremos que se produzca la unin.

Para los pares tipo P utilizaremos JOINT>TRANSLATION.

Y obtenemos algo as:

Con el mecanismo acabado, hacemos un SOLVE para resolverlo , eligiendo el tipo KINEMATIC,

efectuando el intervalo de tiempo que queramos, lo suficiente para que se vea bien el

movimiento completo del mecanismo .

Tras la resolucin, DADS crea un archivo de extensin .bin que usar el software para mostrar

la animacin del mecanismo.

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En la figura adjunta hemos obtenido las grficas para la velocidad y aceleracin del pistn.

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3. DADS 2D CUADRILATERO ARTICULADO

En la presente prctica se analizar un cuadriltero el cual est formado por cuatro elementos

binarios: el elemento fijo (1) , la barra 2 de L=2, la barra 3 de L=3 y la barra 4 de L=4 y todas

ellas unidas entre s.

Dependiendo de las longitudes de las barras el cuadriltero hace un movimiento u otro. Este

movimiento sabemos cul es mediante las leyes de Grashof. Podemos saber si el cuadriltero

es: doble manivela, doble balancn o manivela-balancn.

Todos los pares son de tipo R.

Los grados de libertad del mecanismo son:

G = 3(N-1) - 2PI - PII = 3(4-1) 2*4G = 1

Tras este primer anlisis al mecanismo de la practica procedemos a realizar el ejercicio en el

programa DADS 2D, donde dibujaremos el cuadriltero y analizaremos su movimiento.

Como en la prctica anterior, introducimos los datos en el software:

N BARRAS S.C.L. GEOMETRIA TRIADS

1 Bastidor (0, 0) - (0, 0) / (4, -1)

2 Manivela (2, 0) Cilindro

R=0,1 L=2

(0, -1) / (0, 1)

3 Biela (4, 0) Cilindro

R=0,1 L=4

(0, -2) / (0, 2)

4 Balancn (6, 0) Cilindro

R=0,1 L=3

(0, -1,5) / (0,

1,5)

Tras haber creado los distintos componentes, indicaremos cul es el fijo, en este caso para fijar

el elemento (1) utilizamos: MASS PROPERTIES - FIXED TO THE GROUND = TRUE.

A continuacin, tenemos que unir estos elementos, utilizando los TRIADS.

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Para obtener los pares de tipo R, el programa con el que estamos haciendo la practica (DADS

2D) utiliza JOINT - REVOLUTE e indicamos los triads, posicionados anteriormente, entre los

elementos que queremos que se produzca el par.

Tras crear el mecanismo, damos movimiento al mecanismo utilizando los siguientes

comandos:

CONSTRAINT - DRIVER - ONE BODY

A continuacin:

TYPE: PHI - BODY: Manivela - TRIAD: Manivela_triad1 - FUNCTION: Polinomic

Con el mecanismo terminado, hacemos un SOLVE + KINEMATIC, efectuando el intervalo de

tiempo que queramos, lo suficiente para que se vea bien la animacin del mecanismo.

Tras la resolucin, DADS crea un archivo de extensin .bin que usar el software para mostrar

la animacin del mecanismo con la opcin ANIMATE y para las grficas deseadas con la opcin

GRAPH.

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4. DYNACAM - LEVAS

4.1. LEVAS RESOLUCIN MANUAL

El planteamiento del problema es el siguiente, cuyos resultados se recogen en la tabla:

Se pretende disear una leva de rotacin con seguidor de rodillo cuyo movimiento se divide en

cinco tramos, AB, BC, CD, DE y EA. Se conocen algunas caractersticas de esos tramos y se

deben determinar las restantes, de forma que al final queden todas ellas indicadas en el

cuadro que aparece a continuacin. Los nicos tipos de perfiles que se permite emplear son de

los tipos que se adjuntan.

Tramo AB. El seguidor debe ascender 0.4 m y llegar al final del tramo con una velocidad de

0.02 m/grado y aceleracin nula.

Tramo BC. Debe continuar el ascenso del seguidor otros 0.4 m. Se exige que este movimiento

sea del tipo armnico H-2.

Tramo CD. Es donde se tiene que iniciar el descenso del seguidor, bajando a 0.4 m. La

aceleracin al final del tramo tiene que ser nula.

Tramo DE. Se requiere un nuevo descenso del seguidor de 0.4 m.

Tramo EA. En este tramo se debe producir el detenimiento del seguidor hasta completar el

ciclo.

s [m]

v [m/grado]

a [m/grado

2

] [grados]

Tipo Perfil

A

0

0

0217,6

STOP

D

0,4

-0,02

0

E

0

0

0

A B C

0,8

0

-0,00140

C4

0

0

0

0,4

0,02

040

C1

31,42

H2

31,42

H3

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4.2. LEVAS RESOLUCIN DYNACAM

Se introducen los datos en el programa segn los datos recogidos en el enunciado:

Dynacam calcula los distintos parmetros de la leva, mostrando los resultados tal como se

muestra en las imgenes adjuntas:

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5. SIMULACIN DE MECANISMOS CON LEVAS Y

ENGRANAJES

En la ltima prctica se llev a cabo la simulacin de un mecanismo con una leva y otro

mecanismo simple con engranajes.

5.1. PARTE PRIMERA - LEVA

El objetivo de la prctica es realizar el anlisis de un conjunto de leva mas seguidor mediante el

programa DADS 2D.

Para asociar un movimiento de leva al disco, previamente crearemos una SPLINE CURVE, que

luego asociaremos en las propiedades del disco. El seguidor realiza un movimiento vertical,

unido en todo instante a la leva, segn el esquema adjunto

El programa nos proporciona las grficas que relacionan la posicin, velocidad y aceleracin

del seguidor en funcin del ngulo girado

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5.2. PARTE SEGUNDA CORONA PION

Las caractersticas de geomtricas de las ruedas dentadas son las siguientes:

CORONA:-

m = 6

- = 20

- z = 30

PIN:

-

m = 6

- = 20

- z = 15

- = 30/s

Si se obtienen con estos parmetros los radios del pin y de la corona seran los que siguen:

=

.

2 = 90

=.

2= 45

De todos modos, por razones operativas, para este estudio se han empleado como radios del

pin y de la corona 9 y 4,5 respectivamente.

El valor de la velocidad angula de entrada vendr definida por una funcin polinmica cuyos

coeficientes sern (0 , 30 , 0 , 0).

En este caso se dibujaron los tres cuerpos correspondientes al mecanismo: el bastidor, la

corona y el pin.

Para el bastidor, como siempre, no se emple geometra y se indic la opcin FIXED

TO GROUND.

Para el pin y la corona se emple la geometra CYLINDER. Adems se coloc un

triad en el centro de cada uno, donde despus se colocarn los pares con el bastidor.

Sobre el pin y la corona se indic que se trataba de engranajes mediante la opcin

"GEAR" dndole los parmetros referentes al mismo que figuran a continuacin:

CORONA:

- HEIGHT: 0,3

- FACE ANGLE: 20

- Z=30

- BOTTOM RADIUS: 9,0

- TOP RADIUS: 9,0

PIN:

- HEIGHT: 0,3

- FACE ANGLE: 20

- Z=15

- BOTTOM RADIUS: 4,5

- TOP RADIUS: 4,5

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Posteriormente se definieron los pares de unin, los cuales se trataron de un par rotacin

definido por la opcin "REVOLUTE" en los respectivos triads colocados en los centros de los

mismos y el bastidor. Adems se defini un tercer par ms que ligase al pin con la corona de

modo que simulase un engranaje empleando el comando "GEAR".

Tras todo ello se defini la condicin de contorno a imponer, es decir el giro del pin con una

velocidad angular de 30 /s mediante una funcin polinmica, empleando la opcin "MOTOR -

ONE BODY".

Una vez realizada la simulacin se anim el movimiento del mecanismo.

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