Conceptos Clave de Pares y Mecanismos en Ingeniería Mecánica

Conceptos Fundamentales de Pares y Mecanismos en Ingeniería Mecánica

¿Qué son los Pares Superiores (Higher Pairs)?

Los Pares Superiores permiten un contacto puntual o lineal entre los elementos. Ejemplos comunes incluyen:

• Polea – correa
• Acople de engranajes
• Perno y buje con huelgo

Tipos de Pares Inferiores (Lower Pairs)

Existen seis tipos principales de Pares Inferiores, que se caracterizan por un contacto superficial entre los elementos:

• Cilíndrico
• Revolución
• Prismático
• Helicoidal
• Esférico
• Plano

Par Cilíndrico (C - Cylindric Pair)

Aunque también hay un movimiento de rotación y otro de traslación, estos son independientes uno del otro. Por lo tanto, un par cilíndrico tiene dos grados de libertad.

Par de Revolución (R – Revolute Pair), también conocido como Turning Pair o Hinged Joint

Se le llama también articulación de pasador. Solo permite un movimiento de rotación relativa entre los dos eslabones. Ya que este movimiento queda definido únicamente mediante un ángulo de rotación, este par solo tiene un grado de libertad.

Par Prismático (P - Prismatic Pair), también conocido como Sliding Pair

Solo permite un movimiento relativo de deslizamiento entre los eslabones. Tiene un grado de libertad, ya que la posición relativa queda definida por la distancia recorrida.

Par Helicoidal (H - Helical Pair), también conocido como Screw Pair

Aquí son posibles un movimiento de rotación y otro de traslación, que están relacionados entre sí por el paso de la rosca. En consecuencia, aunque el movimiento relativo queda definido por dos parámetros, solo tiene un grado de libertad.

Par Esférico (S - Spherical Pair)

Se le llama también articulación de rótula. Permite la rotación alrededor de cada uno de los tres ejes coordenados, por lo que tiene tres grados de libertad.

Par Plano (F - Planar Pair)

Es poco frecuente en mecanismos. Tiene tres grados de libertad, que corresponden a dos desplazamientos lineales y un giro.

Mecanismos y Leyes Fundamentales

Mecanismo Corredera-Biela-Manivela (Slider-Crank Mechanism)

Es un mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento de traslación, o viceversa.

Criterio de Grübler-Kutzbach (Grübler-Kutzbach Criterion)

Para un mecanismo plano cuyo movimiento tiene lugar solo en dos dimensiones, el número de grados de libertad del mismo se puede calcular mediante el criterio de Grübler-Kutzbach:

G = 3 (N - 1) – 2J1 - J2

Ley de Grashof (Grashof´s Law)

Dicha ley afirma que, en un eslabonamiento plano de cuatro barras, la suma de las longitudes más corta (s) y más larga (l) de los eslabones no puede ser mayor que la suma de las longitudes de los eslabones restantes (p y q). Esta ley se aplica si se desea que exista una rotación relativa en dos elementos.

s + l ≤ p + q

Mecanismos de Cuatro Barras (Four-Bar Linkage)

En ingeniería mecánica, un mecanismo de cuatro barras o cuadrilátero articulado es un mecanismo formado por tres barras móviles y una cuarta barra fija (por ejemplo, el suelo), unidas mediante nudos articulados (unión de revoluta o pivotes). Las barras móviles están unidas a la fija mediante pivotes. Usualmente las barras se numeran de la siguiente manera:

• Barra 2: Barra que proporciona movimiento al mecanismo.
• Barra 3: Barra superior.
• Barra 4: Barra que recibe el movimiento.
• Barra 1: Barra imaginaria que vincula la unión de revoluta de la barra 2 con la unión de revoluta de la barra 4 con el suelo.

A continuación, se describen los tipos de mecanismos de cuatro barras según su movimiento:

1. Doble oscilatorio (double rocker): Cuando ambos eslabones únicamente pueden oscilar. Obviamente, el ángulo de oscilación es menor a 360°.
2. Rotatorio oscilatorio (crank rocker): Cuando uno de los eslabones (motriz o conducido) puede rotar, mientras que el otro solamente puede oscilar.
3. Doble rotatorio (double crank): Cuando ambos eslabones pueden rotar.