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La integración de la automatización y robótica con enfoque STEM STEM 6004

S2L2

Profa. Jeannette Milland Vigio email: jeannette.milland@upr.edu

Semana 2 Lección 2

Transmisión de movimiento con engranajes

STEM 6004

Objetivos 1.Describir las características de un engranaje.

2.Explorar el entorno de la plataforma Gear Generator.

• Cambiar el ángulo en que conectan dos engranajes.

• Desplazar la gráfica más a la derecha o izquierda en el eje de x y más arriba o abajo en el eje de y.

• Cambiar la escala de vista de la plataforma.

• Añadir o eliminar engranajes al sistema de engranajes.

• Reproducir una serie de retos en la plataforma virtual.

• Comparar la dirección de los diversos engranajes dentro del sistema .

3.Identificar el engranaje guía y el seguidor en un sistemas de engranajes.

4.Describir las características de cada engranaje en el sistema.

5.Determinar la proporción entre un engranaje y otro en términos de tamaño, velocidad y torque.

6.Calcular la razón de engranajes en el sistema de engranajes.

STEM 6004

Engranajes Un engranaje es un tipo de mecanismo que tiene dos o más ruedas dentadas, y se utiliza para transmitir potencia mecánica de un componente a otro. El engranaje que está conectado al motor es conocido como el engranaje guía (Líder), mientras que otros engranaje conectados a éste, son conocidos como engranajes seguidores. Los engranajes se utilizan para aumentar o reducir la velocidad final en un sistema de engranajes.

STEM 6003

Uso de los engranajes Los engranajes se utilizan para aumentar o reducir la velocidad final en un sistema de engranajes. La razón a la que la velocidad aumenta es la misma razón a la que el torque disminuye. En un carro, las transmisiones por engranaje ofrecen una ventaja respecto de la transmisión por poleas ya que no correrían el riesgo de patinar como las poleas, con lo que se obtiene mayor exactitud en la relación de transmisión ya que los engranajes siempre tienen la misma velocidad tangencial donde conectan.

STEM 6003

Ejemplos de uso de engranajes

Diferencial de una transmission de auto

Corrector

Lesics Española (Nov 2, 2021).[video]. YouTube

Reloj

STEM 6003

Uso de los engranajes • Transmitir movimiento ▫ ▫ ▫ ▫

Engranajes paralelos Engranaje de husillo Priñón y cremallera Engrannajes cónicos

• Ajustar Torque • Ajustar Velocidad

STEM 6003

Simulador de engranajes

STEM 6004

Ejemplo #1

Engranaje #2 El engranaje 2 es el engranaje seguidor(Driven).

Se mueve en dirección opuesta al engranaje 1. Se mueve en contra de las manecillas del reloj.

1 Engranaje #1 Asumamos que el engranaje 1 es el engranaje guía que tiene un motor conectado y se mueve a favor de las manecillas del reloj.

2

STEM 6004

Ejemplo #2 1

Dirección Observa que los engranajes 2 y 4 se mueven a favor de las manecillas del reloj. ¿En qué dirección se movería un quinto engranaje?

2

Engranaje guía Esta vez, el engranaje guía se mueve en contra de las manecillas del reloj (Velocidad negativa).

3

4

STEM 6004

Ejercicio #1

¿Cómo hallar la razón entre engranajes? 𝑬𝒏𝒈𝒓𝒂𝒏𝒂𝒋𝒆 𝑺𝒆𝒈𝒖𝒊𝒅𝒐𝒓(𝑫𝒓𝒊𝒗𝒆𝒏) 𝑬𝒏𝒈𝒓𝒂𝒏𝒂𝒋𝒆 𝑮𝒖í𝒂 (𝑫𝒓𝒊𝒗𝒊𝒏𝒈)

=

𝟖 𝟏𝟔

𝟏 𝟐

= , esto se expresa 1:2

¿Qué significa esto? Por cada vuelta que dé el engranaje guía, el seguidor hará dos vueltas.

A Guía (Driving) 16 dientes

Número de dientes ¿Cuántos dientes tiene el engranaje A? ¿Cuántos dientes tiene el engranaje B?

B

1:2

Ejercicio #2

Razón STEM 6004 Ahora comparemos los engranajes C y D. Asumamos que en la relación C y D, el engranaje guía es el engranaje C. Observa que el engranaje C tiene 12 dientes y el D tiene 6. ¿Cuál es la razón entre los engranajes C y D? ¿Cuántas vueltas dará el engranaje D cuando el engranaje C complete 3 vueltas?

A

B

Dirección ¿En qué dirección se mueve C, si A se mueve a favor de las manecillas del reloj?

C

D

Solución: Luego de hallar la relación, multiplica ambos lados por la cantidad de vueltas 𝑺𝒆𝒈𝒖𝒊𝒅𝒐𝒓(𝑫𝒓𝒊𝒗𝒆𝒏) 𝑮𝒖í𝒂 (𝑫𝒓𝒊𝒗𝒊𝒏𝒈)

=

𝟔 𝟏𝟐

𝟏 𝟐

= , Razón 1:2

Cuando el engranaje C complete 3 vueltas, el engranaje D habrá completado 6 vueltas.

STEM 6003

Engranajes vs Polea de cadenas

Cuando conectamos engranajes que están en contacto directo, el próximo engranaje se mueve en dirección opuesta.

Cuando conectamos engranajes que se conectan a través de una cadena, el próximo engranaje se mueve en la misma dirección.

STEM 6004

Tarea de la lección

D

Estudia el sistema de la figura 1.

Si el engranaje B se mueve a favor de las Manecillas del reloj, ¿en qué dirección se Moverán los engranajes: A ____________________

A

B

C

C ____________________ D ____________________ E ____________________

E

Figura 1

STEM 6004

Tarea de la lección

X

La figura de la derecha muestra dos sistemas.

Compare la dirección del engranaje Y con respecto del X, si el engranaje X se mueve a favor de las manecillas del reloj. Indique si el engranaje Y se mueve a favor o en contra de las manecillas del reloj.

Sistema 1

Sistema 2

El engranaje Y se mueve:

__________________________________

Y

Sistema 2

El engranaje Y se mueve:

__________________________________

Sistema 1

X

Y

STEM 6004

Tarea de la lección Diseña por separado, cada uno de los sistemas. a. Haz una captura de pantalla y somete tus diseños.

Sistema 1

Sistema 2

STEM 6003

Tren largo de engranajes con bloques Lego

STEM 6004

Enlaces de interés • • • • • •

Plataforma en línea Gear Generator Video Engranajes explicados (Copiar enlace "https://www.youtube.com/watch?v=Dif6japkhI8") Lección sobre engranajes de TeachEngineering) ¿Cómo usar Gear Generator? (Video en inglés "https://www.youtube.com/watch?v=n6Cj91fT0j4") Tren largo de engranajes con bloques Lego (Copiar enlace "https://www.youtube.com/watch?v=QwXK4e4uqXY&t=127s" ) Video para construir una transmisión para un robot VEX> • • •

• • •

Creación de la plataforma (Copiar enlace"https://www.youtube.com/watch?v=suXuAk7fKH8&list=PLsyPvV45CWyfje8C4uXhIYiSfMjjDlVq") Examinando un engranaje simple (Copiar enlace "https://www.youtube.com/watch?v=NzRfIreZMM&list=PLsyPvV45CWyfje8C4uXhIYi-SfMjjDlVq&index=4") Calculando la razón de engranajes (Copiar enlace "https://www.youtube.com/watch?v=rRIHOPgOfRk&list=PLsyPvV45CWyfje8C4uXhIYi-SfMjjDlVq&index=3

Video para construir una transmisión con cartón corrugado (Copiar enlace "https://www.youtube.com/watch?v=qvuNozTcGoI") Planetary Gearbox (Copiar enlace "https://www.youtube.com/watch?v=TzJkD87eQNI") Planetary Gearbox con GearGenerator (Copiar enlace "https://www.youtube.com/watch?v=n6Cj91fT0j4")