Conceptes bàsics de cinemàtica i mecanismes

Cinemàtica, Estàtica i Dinàmica

Definicions

Cinemàtica: Estudia el moviment dels cossos sense tenir en compte per què es mouen.

Estàtica: Estudia l'equilibri dels cossos i les forces que hi estan involucrades.

Dinàmica: Estudia el moviment dels cossos tenint en compte les forces que els produeixen.

Tipus de Sistemes

Tipus: oberts i tancats.

Baules i Mecanismes

Baules

Baules: Les baules més habituals són elements rígids (barres). Exemples: eslavó simple, eslavó simple amb dos punts, eslavó complex.

Tipus de Barres

Manovella: Barra que gira respecte a un punt.

Biela: Barra que gira i es desplaça simultàniament.

Balancí: Tipus de manovella amb recorregut restringit.

Parts de Mecanismes

Part de revolució: Les superfícies de contacte són de revolució, de manera que permeten la rotació d'un membre respecte a l'altre.

Part cilíndrica: Les superfícies de contacte són cilíndriques de revolució, de manera que permeten dos moviments independents entre els mateixos.

Part prismàtica: Les superfícies de contacte són prismàtiques, de manera que permeten un moviment de translació relativa entre els membres.

Part helicoïdal: Les superfícies de contacte són helicoïdals, de manera que permeten entre els dos membres un moviment de translació i un de rotació.

Part esfèrica: Les superfícies de contacte són esfèriques, de manera que permeten una rotació arbitrària d'un membre respecte de l'altre mantenint un punt comú.

Llei de Grashof i Mecanismes Comuns

Llei de Grashof

Llei de Grashof: Grashof (1826-1893) va ser un enginyer alemany que va estudiar el mecanisme de 4 barres. La llei de Grashof afirma que, per a un mecanisme de quatre barres, la suma de les longituds més curta i més llarga dels eslabons no pot ser major que la suma de les longituds dels dos eslabons restants, si es desitja que existeixi una rotació relativa contínua entre dos elements.

Biela-Manovella

Biela-manovella: És un mecanisme que transforma un moviment circular en un moviment de translació, o viceversa. El mecanisme de biela-manovella posseeix dues posicions extremes anomenades punts morts, essent el punt mort superior (PMS) el que està a major distància de l'eix de la manovella i punt mort inferior (PMI) el que està més pròxim.

Jou Escocès

Jou Escocès: Per jou escocès s'entén un mecanisme que permet transformar un moviment rectilini alternatiu (d'una guia) en un moviment de rotació (d'una manovella i el seu arbre). També pot funcionar a l'inrevés canviant la rotació d'un arbre i una manovella en un moviment alternatiu rectilini. Una aplicació típica és en motors de combustió interna i pneumàtics o en compressors alternatius.

Avantatges del Jou Escocès

• Menys peces mòbils.
• Funcionament més suau (en el sentit d'acceleracions més petites).
• Velocitat menor en els extrems (P.M.S. Punt Mort Superior i P.M.I. Punt Mort Inferior; en l'animació extrems dret i esquerre) i, per tant, temps de recorregut més llargs prop.

Desavantatges del Jou Escocès

• Possible desgast en el trau colís de la guia i el coixinet corresponent, per culpa del moviment alternatiu i les altes pressions que compliquen la lubrificació.
• Pèrdua de calor en el P.M.S. (Menys velocitat, més temps de combustió, més facilitat perquè la calor de combustió passi a les parets de la cambra de combustió).

Roda de Ginebra

Roda de Ginebra: És un mecanisme que converteix un moviment circular continu en un moviment circular intermitent. Consisteix en un engranatge on la roda motriu té un pivote que assoleix un carril de la roda conduïda i aleshores avança un pas.