CONTENIDO
PROLOGO 3
1. MAQUINAS Y MECANISMOS 8
1.1 Máquinas 8
1.2 Mecanismos 10
1.3 Pares cinemáticos 17
1.4 Grados de libertad de los mecanismos 20
1.4.1 Fórmulas de Chebyshev Sylvester Grüber 21
1.4.2 Excepciones a las fórmulas 23
1.5 Síntesis estructural de los mecanismos articulados planos 24
1.6 La movilidad en los cuadriláteros articulados. Ley de Grashof 26
2. CINEMÁTICA DE LOS MECANISMOS 31
2.1 Análisis cinemático de mecanismos 31
2.2 Cinemática analítica 31
2.3 Cinemática de los mecanismos articulados 38
2.3.1 Mecanismo articulado de cuatro barras 38
2.3.2 Mecanismo de biela, corredera y manivela 41
2.3.3 Mecanismo de corredera 44
2.3.4 Mecanismo articulado de seis eslabones 47
2.3.5 Mecanismo articulado con varios grupos estructurales 49
2.3.6 Mecanismo articulado con varios grados de libertad 51
2.4 Análisis computacional de los mecanismos articulados 51
2.4.1 Cinemática de los eslabones de entrada 52
2.4.2 Cinemática de los grupos estructurales 53
2.4.3 Análisis computacional del mecanismo de manivela-corredera 53
2.4.4 Análisis computacional del mecanismo articulado de cuatro barras 55
2.4.5 Análisis computacional del mecanismo de manivela-corredera 58
2.4.6 Análisis computacional del mecanismo articulado con varios grupos estructurales 60
2.5 Método vectorial para el cálculo de las velocidades y las aceleraciones 62
2.5.1 Teoremas básicos 62
2.5.2 Velocidades y aceleraciones del grupo estructural del segundo tipo 64
2.5.3 Velocidades y aceleraciones del grupo estructural del primer tipo 68
2.5.4 Velocidades y aceleraciones del grupo estructural del tercer tipo70
2.5.5 Velocidades y aceleraciones de un mecanismo articulado complejo 71
2.6 Cinemática de los mecanismos con relación de velocidad constante 72
2.6.1 Cinemática de los engranajes con ejes fijos 73
2.6.2 Cinemática de los engranajes planetarios 75
2.6.3 Cinemática de los engranajes cilíndricos armónicos y planetarios 80
2.6.4 Cinemática de los engranajes planetarios cónicos 82
2.6.5 Cinemática de los diferenciales 84
2.6.6 Cinemática de mecanismos diferenciales con un grado de libertad 86
2.7 Síntesis cinemática de engranajes con relación de velocidad variable 87
3. DINAMICA DE LAS MAQUINAS 90
3.1 Métodos de la dinámica 90
3.2 Fuerzas que actúan en los eslabones 91
3.3 Modelo dinámico de una máquina 92
3.3.1 Ecuaciones de Lagrange 92
3.3.2 Modelo dinámico de una máquina 93
3.3.3 Fuerzas y momentos reducidos 95
3.3.4 Masa y momento de inercia reducidos 97
3.4 Características mecánicas de los electromotores 100
3.5 Movimiento de una máquina 102
3.5.1 Máquinas con un grado de libertad 102
3.5.2 Máquinas con varios grados de libertad 105
3.5.3 Máquinas con restricciones no holonómicas 107
3.6 Influencia de las deformaciones de los eslabones 109
3.7 Fricción en los pares cinemáticos 116
3.7.1 Rozamiento por deslizamiento 116
3.7.2 Fricción en las articulaciones 117
3.7.3 Rozamiento de rodadura 119
3.7.4 Influencia del rozamiento en la precisión del mecanismo 120
3.8 Rendimiento de las máquinas 121
3.8.1 Cálculo del rendimiento 121
3.8.2 Mecanismos autobloqueados 124
3.9 Cargas de inercia y equilibrado de eslabones 125
3.10 Vibración en las máquinas 129
3.10.1 pasiva de las vibraciones 129
3.10.2 Aislación dinámica de las vibraciones 135
3.10.3 Aislación activa de vibraciones 137
4. ANALISIS DE FUERZAS EN LOS MECANISMOS 138
4.1 Fundamentos 138
4.2 Análisis de fuerza de mecanismos articulados planos 140
4.2.1 Cálculo del algoritmo para el grupo estructual del primer tipo 140
4.2.2 Cálculo del algoritmo para el grupo estructural del segundo tipo 142
4.2.3 Cálculo del algoritmo para el grupo estructural del tercer tipo 144
4.2.4 Cálculo de algoritmos para eslabones de entrada 145
4.3 Método grafoanalítico para el análisis de fuerzas de los mecanismos articulados 147
4.4 Fricción en las articulaciones 149
4.5 Análisis de fuerzas en engranajes 150
4.6 Análisis de fuerzas en el tornillo sin-fin y rueda helicoidal 153
4.7 Análisis de fuerzas mediante la computadora 155
4.7.1 Análisis de fuerzas computacional para el grupo estructural del primer tipo 156
4.7.2 Análisis de fuerzas computacional para el grupo estructural del segundo tipo 163
4.7.3 Análisis de fuerzas computacional para el grupo estructural del tercer tipo 167
5. MANIPULADORES ROBOTICOS 172
5.1 Los robots y sus mecanismos 172
5.2 Cinemática de los manipuladores con cadenas abiertas 175
5.2.1 Determinación de la posición 176
5.2.2 Problema cinemático inverso para las posiciones 187
5.2.3 Velocidades y aceleraciones de los eslabones del manipulador 195
5.2.4 Problema inverso para las velocidades y las aceleraciones 198
5.3 Cinemática de los manipuladores con cadenas cinemáticas cerradas 201
5.3.1 Problema cinemático directo 201
5.3.2 Problema cinemático inverso de la posición 209
5.3.3 Velocidades y aceleraciones 214
5.3.4 Problema cinemático inverso para las velocidades y aceleraciones 218
5.4 Dinámica de los manipuladores 223
5.4.1 Energía cinética del sistema espacial 223
5.4.2 Fuerzas generalizadas 228
5.4.3 Ecuaciones de Lagrange 230
5.5 Características especiales de la dinámica del manipulador con cadenas cinemáticas cerradas 234
APENDICE A. Subprograma para el cálculo cinemático de los eslabones de entrada 247
APENDICE B. Subprograma para el cálculo cinemático de los grupos estructurales 249
APENDICE C. Programa para el análisis cinemático del mecanismo de biela, corredera y manivela 252
APENDICE D. Programa para el análisis cinemático de los mecanismos articula dos de cuatro barras 256
APENDICE E. Programa para el análisis cinemático del mecanismo de colisa 259
APENDICE F. Programa para el análisis cinemático de mecanismos con dos grupos estructurales 262
APENDICE G. Subprogramas para el análisis de fuerzas de los grupos estructurales del primer tipo, de la articulación de entrada y programa principal para el mecanismo articulado de biela, corredera y manivela 264
APENDICE H. Subprograma para el análisis de fuerzas del grupo estructural de segundo tipo y programa principal para el mecanismo articulado de cuatro barras 270
APENDICE I. Subprograma para el análisis de fuerzas del grupo estructural de tercer tipo y programa principal del mecanismo de biela, corredera y manivela 275