Cinemática y cinética
Cinemática: estudio del movimiento sin consideración de las fuerzas.
Cinética: Estudio de fuerzas en sistemas en movimiento.
Un propósito principal de la cinemática es crear (diseñar) los movimientosdeseados de los elementos mecánicos considerados, y luego calcular matemáticamentelas posiciones, velocidades y aceleraciones que tales movimientos generaránsobre dichos elementos.

Mecanismo: Sistema de elementos dispuestos para transmitir movimiento en unmodo predeterminado. Ejemplos: sacapuntas de manivela, obturador de cámarafotográfica, reloj analógico, silla plegadiza, lámpara ajustable deescritorio y sombrilla.
Máquina: Sistema de elementos dispuestos para transmitir movimiento y energíaen un modo predeterminado. Ejemplos: batidora o mezcladora de alimentos, puertade la bóveda de un banco, engranaje de transmisión de un automóvil y robot.

Grados De Libertad
El número de grados de libertad (GDL) de un sistema es el número de parámetrosindependientes que se necesitan para
definir unívocamente su posición en el espacio en cualquier instante.
En el plano se requiere de tres parámetros (GDL): dos coordenadas lineales(x,y) y una coordenada angular (q ).
En el espacio se requiere de seis GDL: tres distancias (x,y,z) y tres ángulos(q ,f ,r ).
Se define cuerpo rígido como aquel que no experimenta ninguna deformación.

Rotación pura: El cuerpo posee un punto (centro de rotación) que no tienemovimiento con respecto al marco de referencia estacionario. Todos los demáspuntos del cuerpo describen arcos respecto a ese centro. Una línea dereferencia marcada en el cuerpo a través de su centro cambia únicamente enorientación angular.
Traslación pura: Todos los puntos en el cuerpo describen trayectoriasparalelas (curvas o rectas). Una línea de referencia trazada en el cuerpocambia su posición lineal pero no su orientación o posición angular.
Movimiento complejo: Es una combinación simultánea de rotación y traslación.

Eslabón: Cuerpo rígido que posee al menos dos nodos, que son los puntos deunión con otros eslabones. El número de nodos le da su nombre al eslabón:
Binario = dos nodos, Terciario = tres nodos, etc.
Junta o par cinemático: Conexión entre dos o más eslabones que permite algúnmovimiento o movimiento potencial entre los eslabones conectados. Puedenclasificarse en varios modos:

1. Por el número de grados de libertad.

   - Rotacional 1 GDL

   - Prismática o Deslizante 1 GDL

2. Por el tipo de contacto entre los elementos.

• Unión completa o par cinemático inferior: contacto superficial
• Unión media o par cinemático superior: contacto sobre una línea o un punto

A las juntas con dos GDL se les llama semijuntas.

1. Por el tipo de cierre de la junta.

• Forma: su forma permite la unión o el cierre
• Fuerza: requiere de una fuerza externa para mantenerse en contacto o cierre.

1. Por el número de eslabones conectados u orden de la junta.

   Se define como el número de eslabones conectados menos uno.
   Cadena cinemática: Es un ensamble de eslabones y juntas interconectados de modo que proporcionen un movimiento de salida controlado en respuesta a un movimiento de entrada proporcionado.
   Mecanismo: Es una cadena cinemática en la cual por lo menos un eslabón ha sido fijado o sujetado al marco de referencia (el cual puede estar en movimiento).
   Máquina: Es una combinación de cuerpos resistentes dispuestos para hacer que las fuerzas mecánicas de la naturaleza realicen trabajo acompañado por movimientos determinados. Es un conjunto de mecanismos dispuestos para transmitir fuerzas y realizar trabajo.
   Manivela: Eslabón que efectúa una vuelta completa o revolución, y está pivotado a un elemento fijo.
   Balancín u oscilador: Eslabón que tiene rotación oscilatoria y está pivotado a un elemento fijo.
   Biela o acoplador: Eslabón que tiene movimiento complejo y no está pivotado a un elemento fijo.
   Elemento fijo: Cualesquiera eslabones (o eslabón) que estén sujetos en el espacio, sin movimiento en relación con el marco de referencia.

   6. Determinación del grado de libertad

   Mecanismo cerrado: No tendrá nodos con apertura y puede tener uno o más grados de libertad.
   Mecanismo abierto con más de un eslabón: Tendrá siempre más de un grado de libertad y con esto necesitará tantos actuadores (motores) como GDL tenga.
   Díada: Cadena cinemática abierta de dos eslabones binarios y una junta.
   Ecuación de Gruebler
   GDL = 3L – 2J – 3G
   Donde:
   GDL: número de grados de libertad
   L: número de eslabones
   J: número de juntas
   G: número de eslabones fijados

   Ecuación de Kutzbach
   GDL = 3(L – 1) – 2J₁ – J₂
   Donde:
   L: número de eslabones
   J₁: número de juntas completas
   J₂: número de semijuntas

   7. Mecanismos y estructuras

   Los GDL de un ensamble de eslabones predicen por completo su carácter. Hay sólo tres posibilidades:
   1) GDL positivo: Se tendrá un mecanismo, y los eslabones tendrán movimiento relativo.
   2) GDL = 0: Se tendrá una estructura, y ningún movimiento es posible.
   3) GDL negativo: Se tendrá una estructura precargada, por lo que ningún movimiento es posible y algunos esfuerzos pueden también estar presentes en el momento del ensamble.
   Inversión de mecanismos: Consiste en fijar un eslabón diferente en la cadena cinemática.
   Nota: El eslabonamiento de cuatro barras es el mecanismo articulado más simple posible para movimiento controlado de un grado de libertad.

   8. La condición de Grashof

   La condición de Grashof es una relación muy simple que pronostica el comportamiento de las inversiones de un eslabonamiento de cuatro barras con base sólo en las longitudes de eslabón.
   Sean:
   S = longitud del eslabón más corto
   L = longitud del eslabón más largo
   P = longitud de un eslabón restante
   Q = longitud de otro eslabón restante

   Luego si:
   S + L (= P + Q
   El eslabonamiento es Grashof, y por lo menos un eslabón será capaz de realizar una revolución completa con respecto al plano de fijación. Si esa desigualdad no es cierta, entonces el eslabonamiento es no-Grashof, y ningún eslabón será capaz de realizar una revolución completa relativa respecto al plano de fijación.
   Se tienen los siguientes casos:

2. S + L (P + Q)

• Si se fija uno u otro eslabón adyacente al más corto, se obtiene una manivela-balancín, en la cual el eslabón más corto girará completamente y oscilará el otro eslabón pivotado a tierra.
• Si se fija el eslabón más corto se logrará una doble manivela, en la que los dos eslabones pivotados a tierra realizan revoluciones completas, como también lo hace el acoplador.
• Si se fija el eslabón opuesto al más corto, se obtendrá un doble balancín, en el que oscilan los dos eslabones fijos pivotados a tierra y sólo el acoplador realiza una revolución completa.

1. S + L (P + Q)

   Todas las inversiones serán doble balancín.

2. S + L = P + Q

• Paralelogramo
• Antiparalelogramo
• Doble paralelogramo
• Deltoide

Junta de pasador simple: Su configuración de perno a través de un huecoconduce a la captura de una película de lubricante entre las superficies decontacto cilíndricas. Ejemplo: mecanismo limpiaparabrisas.
Juntas de corredera: Estos elementos requieren una ranura o varilla rectascuidadosamente maquinadas. La lubricación es difícil de mantener ya que ellubricante no es capturado por configuración y debe ser provisto de nuevo alcorrer la junta. Ejemplo: los pistones en los cilindros de un motor.
Semijuntas: Experimentan aún más agudamente los problemas de lubricación dela corredera debido a que por lo general tienen dos superficies curvadas demanera opuesta en contacto lineal, que tienden a expulsar la capa de lubricanteen la unión. Ejemplo: las válvulas de un motor que se abren y cierran porjuntas de leva-seguidor.