MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT

Silvia Mejías Tarancón
MECANISMES DE TRANSMISSIÓ I
TRANSFORMACIÓ DEL MOVIMENT
L'ésser humà sempre intenta fer treballs que
sobrepassen la seva capacitat física o
intel·lectual com: moure, elevar o transportar
objectes o fer llargues distàncies, etc.
I per solucionar-ho es van inventar les
màquines com una grua, una excavadora, trens
o els coets espacials.
Tots ells són màquines i totes elles tenen en
comú reduir l'esforç necessari per realitzar un
treball.

ÍNDEX I
1. INTRODUCCIÓ ALS MECANISMES
 PARTS D’UNA MÀQUINA
 TIPUS DE MOVIMENT.
 VELOCITATS LINEAL I CIRCULAR
 CONCEPTES CLAU: RENDIMENT, MOMENT I PARELL, TREBALL I POTÈNCIA
 CLASSIFICACIÓ DE MECANISMES
2. MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DE MOVIMENT.
 TRANSMISSIÓ PER CORRETJA (POLITGES)
 TRANSMISSIÓ PER CADENA (ENGRANATGES).
 RODES DE FRICCIÓ
 ENGRANATGES, CARACTERÍSTIQUES I TIPUS
 CARGOL SENSE FI-CORONA.
 DIRECTA

ÍNDEX II
3. MECANISMES DE TRANSFORMACIÓ DE MOVIMENT
 PINYÓ-CREMALLERA.
 BIELA-MANOVELLA.
 CARAGOL-FEMELLA.
 LLEVA.
 EXCÈNTRICA.
4. ALTRES MECANISMES
 ARTICULATS
 TREN
 INVERSORS DE GIR
 REGULATS
 INTERMITENTS
 EMBRAGATGES
 FRENS

INTRODUCCIÓ ALS MECANISMES
4
Un MECANISME és un conjunt de peces
dispositius bàsics de les màquines (barres,
politges, guies, etc.) que fan una funció
determinada de guiatge i/o de transmissió
relacionades amb els moviments i les forces
en el si d’una màquina
Exemples de mecanismes: caixa de canvis en
un cotxe, transmissió per cadena de la
bicicleta, mecanismes de donar corda en un
rellotge, etc.

INTRODUCCIÓ ALS MECANISMES
5
Quan vas amb bicicleta, les teves cames
realitzen una força i un moviment. El pedal
transmet moviment d’entrada a la cadena i
la cadena transmet el moviment a la roda
de darrera, la qual és l’element receptor.
A les màquines hi ha multitud de mecanismes que s’encarreguen de la
transmissió del moviment però per a obtenir determinades funcions
hi ha accions que requereixen la transformació del moviment:
• convertir un tipus de trajectòria en un altre o
• transformar un moviment circular en un moviment lineal o a
l’inversa.
ENERGIA
D’ENTRADA
MECANISME
TREBALL O
ENERGIA DE
SORTIDA

TIPUS DE MOVIMENTS
Hi ha 2 tipus bàsics de moviments:
1. Lineal (o translació)
2. Circular (o rotació)
que a la vegada es poden
presentar de dues formes:
1. Contínua
2. Alternativa o oscilant.

TIPUS DE MOVIMENTS
Moltes màquines contenen un o diversos components que
realitzen moviments i poden ser bàsicament de quatre tipus:

TIPUS DE VELOCITATS
Hi ha 2 tipus de velocitats:
1. Lineal (v) és la velocitat en línia recta d'un
punt a un altre, o el canvi en la posició d'un
objecte amb el temps en una ruta rectilínia.
2. Angular o circular (ω) és l'arc de
circumferència recorregut (θ), expressat en
radiants per unitat de temps.
I es pot relacionar un moviment circular amb un moviment lineal:
• Velocitat Lineal = velocitat en línia recta.
• Velocitat Angular = velocitat de rotació o de gir.

VELOCITATS
Lineal
Circular
v= d/t [m/seg.]
Ꙍ=α/t [rad/seg.]
n=Ꙍ·60/2π [rpm]
v = velocitat lineal; d= distància; t= temps; Ꙍ =velocitat angular; α =angle; n= velocitat de gir
Ex: Nòria
EX: Bici
v=Ꙍ·r
TIPUS DE VELOCITATS
Podem dir que la velocitat lineal és una
part d'un moviment circular o angular.
«La velocitat lineal és la velocitat
angular o circular pel radi de la
circumferència del moviment circular
descrit».
1 volta = 1 revolució = 360º = 2π rad (radiants)

RENDIMENT
És la relació entre el treball útil o energia obtinguda i el treball
consumit o l’energía utilitzada. Expressa el nivell d’aprofitament.
S’expressa en % i mai podrà ser superior al 100%.
MÀQUINA
Treball consumit (wc)
Treball inicial (wI)
Treball subministrat (wS)
Treball perdut (wp)
 Funcionament d’una màquina:
Treball útil (wU)
Treball final (wF)
Treball obtinguda (wO)
CONSUMIT
Treball
ÚTIL
Treball


C
U
w
w

 100
·
w
w
(%)
C
U


 D’acord amb el principi de conservació de l’energia:
wC = wU + wP

MOMENT d’una força respecte d’un punt:
El moment M (0) d'una força F respecte d'un punt O és el
producte del mòdul d'aquesta força per la distància
entre la seva direcció i el punt O.
MOMENT D’UNA FORÇA
UNITATS:
M = N. m

Dues forces amb les seves direccions paral·leles, però
de sentit contrari, equidistants d’un punt O, generen un
moment respecte del punt O anomenat MOMENT D’UN
PARELL DE FORCES (Γ) o simplement PARELL.
PARELL DE FORCES

El principi de funcionament de qualsevol màquina,
independentment de la seva constitució, es basa en el concepte
físic de treball. Aquest concepte es fonamenta en l’acció amb
desplaçament que les forces fan en els cossos quan actuen
sobre ells.
L’expressió matemàtica d’aquest enunciat és la següent:
W = F · s
on
• W és treball expressat en joules (J),
• F és la força feta en newtons (N), i
• s el desplaçament provocat per la força en metres (m).
TREBALL

La potència és la rapidesa amb què es duu a terme el treball i
la seva expressió matemàtica és la següent:
on
• P és la potència en watts que és la seva unitat.
• W és el treball en joules que és la seva unitat.
• Δt és l’interval de temps en segons en el qual es duu a terme el treball.
• M és el moment en N·m que és la seva unitat.
• ω és la velocitat angular en rad/s que és la seva unitat.
• Γ és el parell en N·m que és la seva unitat.
𝑃 =
𝑊
𝛥𝑡
=
F·d
𝛥𝑡
= F · v
També s’utilitzen molt el quilowatt (kW) i el cavall de
vapor (CV) com a unitats de potència i aquestes són les
seves equivalències.
1 kW = 1.000 W
1 CV = 736 W
POTÈNCIA
𝑃 = M · ω 𝑃 = Γ · ω
En màquines i mecanismes
amb moviment de rotació
s'utilitza més el concepte de
parell que el de moment.

TRANSMISSIÓ
DEL MOVIMENT
LINEAL
PALANCA
CORRIOLA/POLITJA
POLISPAST
CIRCULAR
POLITGES O
CORRIOLES
ACCIONADES PER
CORRETJA
POLITGES O
CORRIOLES
ACCIONADES
PER CADENA
ENGRANATGES O
RODES
DENTADES
RODES
DE FRICCIÓ
CARGOL SENSE FI
CORONA
CLASSIFICACIÓ DE MECANISMES

TRANSFORMACIÓ
DEL MOVIMENT
DE
CIRCULAR A
LINEAL I
VICEVERSA
PINYÓ I
CREMALLERA
CARGOL I
FEMELLA
DE
LINEAL A
CIRCULAR
BIELA
MANOVELLA
LLEVA
EXCÈNTRICA

NOM
TRANSFORMACIÓ O
TRANSMISSIÓ
MOVIMENT
D’ENTRADA
MOVIMENT
DE SORTIDA
REVERSIBLE
Engranatges
rectes
Transmissió Circular Circular Sí
Politges per
corretja
Politges per
cadena
Cargol sense fi Transmissió Circular Circular Sí
Rosca i femella Transformació Circular Lineal No
Pinyó i
cremallera
Transformació
Circular o
lineal
Lineal o
circular
Sí
Lleva Transformació Circular Lineal No
Biela-
Manovella
Transformació
Circular o
lineal
Lineal o
circular
Sí

MECANISMES DE
TRANSMISSIÓ DE MOVIMENT
Els mecanismes de transmissió de moviment són els elements
que transmeten el moviment des de la font d’energia original
fins al seu destinatari i tenen la funció bàsica de transmetre el
moviment modificant-ne el valor o la forma. Els més destacats
són:
• els que transmeten moviments de translació o lineals
• els que transmeten moviments circulars o de rotació

• Estan formades per dues politges unides mitjançant un element flexible
anomenat corretja i els principals tipus de corretges són la plana, la circular i la
trapezoïdal, essent les dues últimes les més emprades.
• Els tipus de transmissions més usuals són les transmissions per corretja i
s’utilitzen quan s’ha de transmetre el moviment d’un eix a un altre que es
troba a una certa distància del primer.
POLITGES I CORRETJA
TRANSMISSIÓ MOVIMENT CIRCULAR

RODA 1: MOTRIU (És la roda que genera i transmet el moviment.)
• D1 =diàmetre de la politja motriu en metres
• n1 o ω1= velocitat (rpm) o velocitat angular de la politja motriu
RODA 2: CONDUÏDA (És la que rep el moviment.)
• D2 =diàmetre de la politja conduïda en metres
• n2 o ω2 = velocitat (rpm) o velocitat angular de la politja conduïda 20
POLITGES I CORRETJA

Si considerem dos punts 1 i 2 de la perifèria en cadascuna de les politges d’una
transmissió per corretja, i considerem que la corretja no patina gens, aleshores les
velocitats lineals d’aquests dos punts són iguals.
TRANSMISSIÓ MITJANÇANT ELEMENTS FLEXIBLES
COMPARATIVA CORRETJA, CADENA, TRAPEIALS I PLANA
CÀLCUL DE VELOCITATS
v1 = v2(m/s) i com que:
v1 = ω1 · r1
v2= ω2 · r2
Aleshores :
O també :

POLITGES I CORRETJA
REDUCTOR DE
VELOCITAT
• La roda motriu (esquerra)
és més PETITA que la
conduïda (dreta). (D1 < D2)
• La conduïda gira més
LENTA (n2 < n1)
i < 1
MULTIPLICADOR DE
VELOCITAT
• La roda motriu (esquerra)
és més GRAN que la
conduïda (dreta). (D1 > D2)
RÀPIDA ( n2 > n1)
i >1
IGUAL VELOCITAT
• La roda motriu (esquerra) és
IGUAL que la conduïda
(dreta). (D1 = D2 )
• La conduïda a la MATEIXA
velocitat (n2 = n1)
i = 1
La RELACIÓ DE TRANSMISSIÓ (i) és la relació que hi ha entre la velocitat de
sortida i la d’entrada, indica el nombre de voltes que fa l’eix de sortida per
cada volta que fa el d’entrada.

Resulta molt important remarcar que la relació de transmissió depèn també
dels parells de forces o moments que actuen en les politges.
TRANSMISSIÓ MITJANÇANT ELEMENTS FLEXIBLES
RELACIÓ DE TRANSMISSIÓ I MOMENTS I PARELLS DE FORCES
Recorda que el mòdul del moment d’una força respecte d’un
punt equival al producte de la força per la distància mínima al
punt; i en el cas d’una politja, si mesurem el parell respecte del
centre de la politja, com que la força és tangent a la seva
perifèria, la distància mínima és el radi de la politja.
A partir de la relació de moments podem afirmar que, com més
petita sigui la relació de transmissió o més gran sigui la reducció,
més gran és el parell de sortida
És important assenyalar que la potència desenvolupada per una força que fa girar un arbre
motriu és P = Γ · ω i per a un rendiment del 100 % la potència a l’entrada de la
transmissió ha de ser la mateixa que la subministrada. P1 = P2
Si P1 = Γ 1 · ω 1 i P2 = Γ 2 · ω 2
Aleshores:
Γ 1 · ω 1 = Γ 2 · ω 2

i1_2 =
𝑛2
𝑛1
=
𝑤2
𝑤1
La relació de transmissió (i1_2), indica la relació entre la velocitat
de rotació de la politja conduïda (n2) i la politja motriu o
conductora (n1), o el que és el mateix, el nombre de voltes que
dóna la conduïda per cada una que fa la motriu.
La relació de transmissió NO TÉ UNITATS, ja que es tracta d’una
PROPORCIONALITAT.
24
RELACIÓ DE TRANSMISSIÓ
El càlcul de les velocitats de rotació i la relació de transmissió
s’efectua a través de les següents expressions i la fórmula que
relaciona les dues politges: n1 · D1 = n2 · D2
i1_2 =
𝑛2
𝑛1
=
𝐷1
𝐷2
=
𝑤2
𝑤1
POLITGES I CORRETJA

25
POLITGES I CORRETJA

26
POLITGES I CORRETJA

• Estan formades per dues rodes dentades unides per una cadena.
• Les cadenes permeten l’ús d’elevades velocitats, i les corretges poden lliscar,
per tant, si necessitem treballar a elevades velocitats però sense que la
corretja pugui lliscar, podem fer ús d’una corretja dentada..
• Exemples: transmissió d’una bicicleta, on la cadena uneix el plat i el pinyó,
corretja de distribució del motor d’un cotxe, etc.
27
ACCIONAMENT PER CADENA

PLAT: MOTRIU És la roda que genera i transmet el moviment.
• D1 =diàmetre de la roda motriu
• n1 = velocitat angular de la roda motriu
PINYÓ: CONDUÏT És la roda que rep el moviment.
• D2 =diàmetre de la roda conduïda
• n2 = velocitat angular de la roda conduïda 28

i1_2 =
𝑛2
𝑛1
=
𝑤2
𝑤1
de rotació de la roda conduïda (n2) i la roda motriu o
La relació de transmissió no té unitats, ja que es tracta d’una proporcionalitat.
29

30
RODES DE FRICCIÓ
RODA 1: CONDUCTORA O MOTRIU És la roda que genera i
transmet el moviment.
D1 =diàmetre de la roda motriu
N1 = velocitat angular de la roda motriu
RODA 2: CONDUÏDA És la roda que rep el moviment.
D2 =diàmetre de la roda conduïda
N2 = velocitat angular de la roda conduïda

31
RODES DE FRICCIÓ
• A causa de les característiques de
l'acoblament entre les rodes, el sentit de
gir de dos eixos consecutius és contrari,
sent necessari recórrer a una roda boja si
volem aconseguir que tots dos girin en el
mateix sentit.
• Com l'únic mitjà d'unió entre ambdues
rodes és la fricció que es produeix entre els
seus perímetres, no poden ser emprades
per a la transmissió de grans esforços. Se
solen trobar en aparells electrodomèstics
d'àudio i vídeo, així com en algunes
atraccions de fira (sínies, vaivens...) on un
pneumàtic acciona una pista de rodadura.

32
RODES DE FRICCIÓ
• Augmentar la velocitat de gir
de l'eix conduït (N1<N2) fent
que la roda conductora sigui
major que la conduïda
(D1>D2)).
• Fer que els dos eixos portin la
mateixa velocitat (N1=N2) si
combinem dues rodes d'igual
diàmetre (D1=D2)
• Disminuir la velocitat de gir de
l'eix conduït (N1>N2) emprant
una roda conductora menor
que la conduïda (D1<D2)

i1_2 =
𝑛2
𝑛1
=
𝑤2
𝑤1
de rotació de la roda conduïda (n2) i la roda motriu o
La relació de transmissió NO TÉ UNITATS, ja que es tracta d’una proporcionalitat.
33
RODES DE FRICCIÓ

• Els engranatges són mecanismes de transmissió de moviment circular
mitjançant rodes dentades. Aquestes rodes actuen una sobre l’altra a través
de dents que s’intercalen, de manera que cada dent de la roda motriu
n’empeny un altre de la roda conduïda, obligant-la a girar.
• En una transmissió de dos engranatges un sempre gira en sentit contrari al
de l’altre, com es pot veure en l’animació.
• Sovint la roda petita rep el nom de pinyó i la roda gran el nom de corona. 34
ENGRANATGES O RODES DENTADES

ENGRANATGE O RODA DENTADA: CONDUCTOR O MOTRIU És la roda
dentada que genera i transmet el moviment.
Z1 =número de dents de la roda dentada motriu o engranatge conductor
n1 = velocitat angular de la roda dentada motriu o engranatge conductor
ENGRANATGE O RODA DENTADA: CONDUÏT És la roda que rep el
moviment.
Z2 =número de dents de la roda dentada conduïda o engranatge conduït
n2 = velocitat angular de la roda dentada conduïda o engranatge conduït35

• Els engranatges o també anomenat roda
dentada és un element utilitzat per
transmetre moviment circular mitjançant el
contacte de dues o més rodes dentades que
encaixen entre si (La més petita s'anomena
pinyó)
• Els avantatges dels engranatges són que
poden:
• transmetre forces molt més elevades,
• eviten el lliscament que existeix entre la
politja i la corretja i
• controlen de manera molt exacta la
velocitat de rotació.
• Estan format per Si el sistema és compost de
més d'un parell de rodes dentades, es pot
anomenar tren d'engranatges. 36

37
ENGRANATGES
• La transmissió per engranatges està constituïda per rodes dentades, de
manera que les dents d’una s’insereixen dins de l’altra. En girar l’engranatge
motriu o conductor, a través de les dents obliga l’engranatge conduït a girar
en sentit contrari.
• El mòdul (m) és una de les característiques dimensionals dels engranatges i
ateny bàsicament a la grandària de la dent. El valor del mòdul s’expressa en
mm i varia des de 0,25 mm fins a 12 mm. Llavors dos engranatges per tal de
poder engranar han de tenir el mateix mòdul, ja que lògicament les dents de
l’un i l’altre han de ser iguals.

Paràmetres de les rodes conduïda i conductora

 Diàmetre primitiu (Dp): diàmetre d’una
circumferència teòrica que coincidiria
amb el diàmetre de la roda de
transmissió si no hi hagués dents als
engranatges.
 Nombre de dents (z).
 Mòdul (m): relació entre la
circumferència primitiva i el nombre de
dents.
 Pas (p): llargada de l’arc que hi ha
entre dos punts homòlegs de dues dents
consecutives, mesurat sobre la
circumferència primitiva.
 Altura del cap de la dent (h1): valor del
mòdul en mm.
 Altura del peu de la dent (h2): 1,25
vegades el valor del mòdul en mm.
 Gruix de la dent: sol ser igual a la
meitat del valor del pas en mm.
 Distància entre eixos (C): distància
entre els dos centres dels engranatges.
 Diàmetre exterior (De): diàmetre de la
circumferència màxima que arriba fins al
cap de les dents.
CARACTERÍSTIQUES GEOMÈTRIQUES DELS
ENGRANATGES RECTES

 Diàmetre interior o de fons (Di): diàmetre de la circumferència que passa pel fons de
les dents.
 Diàmetre de base (Db): diàmetre de la circumferència a partir de la qual es generen
els perfils evolvents de les dents.
 Recta de pressió: recta normal al punt de tangència, o punt primitiu, entre els dos
costats de dues dents en contacte.
 Angle de pressió (Φ): angle que formen la recta de pressió i la recta perpendicular als
radis primitius i que passa pel punt primitiu.
Paràmetres de les rodes dentades
CARACTERÍSTIQUES GEOMÈTRIQUES DELS
ENGRANATGES RECTES

i1_2 =
𝑛2
𝑛1
=
𝑤2
𝑤1
de rotació de l’engranatge conduït (n2) i l’engranatge motriu o
conductor (n1), o el que és el mateix, el nombre de voltes que
dóna la conduït per cada un que fa el motriu.
La relació de transmissió NO TÉ UNITATS, ja que es tracta d’una
PROPORCIONALITAT.
41

42
ENGRANATGES
REDUCTOR DE
VELOCITAT
• La roda motriu (blava) és
més PETITA que la
conduïda (gris). (Z1 < Z2)
LENTA (n2 < n1)
i < 1
MULTIPLICADOR DE
VELOCITAT
més GRAN que la
conduïda (gris). (Z1 > Z2)
RÀPIDA ( n2 > n1)
i >1
IGUAL VELOCITAT
IGUAL que la conduïda
(gris). (Z1 = Z2 )
• La conduïda a la MATEIXA
velocitat (n2 = n1)
i = 1

ω1 i ω2: velocitats angulars dels engranatges d’entrada i sortida.
z1 i z2: nombre de dents dels engranatges respectius.
TRANSMISSIÓ MITJANÇANT ELEMENTS ENGRANATGES
RELACIÓ DE TRANSMISSIÓ I MOMENTS I PARELLS DE FORCES
És important assenyalar que la potència desenvolupada per una força que fa girar un arbre
motriu és P = Γ · ω i per a un rendiment del 100 % la potència a l’entrada de la
transmissió ha de ser la mateixa que la subministrada. P1 = P2
Si P1 = Γ 1 · ω 1 i P2 = Γ 2 · ω 2
Aleshores:
Γ 1 · ω 1 = Γ 2 · ω 2

Els engranatges es fan servir quan s’ha de transmetre el
moviment entre eixos relativament propers i es poden
classificar segons la forma i la mida de les dents i segons la
posició dels arbres o eixos dels engranatges conductors i
conduïts.
44
TIPUS D’ENGRANATGES
 Rectes.
 Helicoïdals.
 Cònics.
 Interiors.
 Pinyó-cremallera.
 El cargol sense fil.

Els engranatges són mecanismes de transmissió de moviment circular mitjançant
rodes dentades.
REPRESENTACIONS DELS TIPUS D’ENGRANATGES

46
ENGRANATGES RECTES
• Són els que transmeten moviment rotatori entre eixos
paral·lels situats a poca distància.
• Les dents són paral·leles als eixos.
• Només tenen en contacte un dent alhora.
• S’utilitzen quan la velocitat de gir és baixa.
• Els esforços que transmet són relativament petits.

47
ENGRANATGES HELICOIDALS
• Poden transmeten moviment rotatori entre eixos paral·lels i
entre eixos perpendiculars que es creuen o es tallen.
• Les dents formen un cert angle amb l’eix.
• Tenen en contacte més d’una dent alhora.
• La velocitat de gir pot ser més gran que en els engranatges rectes.
• Poden transmetre esforços més grans que els engranatges rectes.
• Com l’entrada de les dents és més suau el nivell sonor inferior.

48
ENGRANATGES CÒNICS
• Poden transmeten moviment rotatori entre eixos que es tallen.
• Les dents generades a partir d’un con poden ser rectes o
helicoidals.
• La secció de les dents augmenta mesura que ho fa el diàmetre
del con.
• La resta de característiques depèn del tipus de dents (rectes o
helicoidals).

49
ENGRANATGES INTERIORS
• Tenen les dents a l’interior en contacte amb l’altre
engranatge.
• Els dos eixos es troben situats al mateix costat i giren
normalment en el mateix sentit.

50
Diferències entre engranatges i politges
Politges Engranatges
Transmeten moviment a eixos
separats
Transmeten moviment a eixos
molt propers
Problemes de lliscament de la
corretja sobre la politja
NO hi ha problemes de
lliscament
Exemple: cadena bicicleta Transmeten esforços més grans
Es poden fer moltes
combinacions de velocitat
Exemple: canvi de marxes

• Es tracta d’un acoblament entre una rosca i un engranatge.
• Treballa sempre amb eixos que es creuen normalment als 90º.
• El cargol sens fi fa sempre d’element conductor i l’engranatge de conduït és un
mecanisme irreversible. (element de seguretat)
• Podem obtenir relacions de transmissió molt petites.
• Existeix molt desgast degut a l’elevat fregament, per aquest motiu un dels dos
elements sol ser de coure, llautó a un material tou (així sempre es desgasta el
mateix)
51
CARGOL SENSE FI

MECANISMES DE TRANSFORMACIÓ
DE MOVIMENT
Els mecanismes de transformació de moviment s'encarreguen de
convertir moviments rectilinis (lineals) en moviments de rotació (gir),
o a la inversa.
Amb un disseny adient dels elements del sistema, es poden
aconseguir les velocitats lineals o de gir desitjades.
Sota aquest punt de vista, els mecanismes de transformació es poden
entendre també com a mecanismes de transmissió. Tot i això, no se'ls
pot associar una relació de transmissió com a tal

• És un sistema compost per un engranatge o roda dentada, anomenat pinyó
i una barra prismàtica dentada anomenada cremallera.
• Les dents del pinyó engranen en els de la barra, de tal manera que el
moviment de gir (circular) del pinyó produeix un desplaçament lineal de la
barra.
• Transforma moviment circular en rectilini o a l’inrevés.
• Quan el pinyó gira, la cremallera es mou lateralment en un sentit o en un
altre segons el sentit de rotació.
• És un mecanisme reversible.
• Per exemple l'obertura de la porta d'un garatge. 53
PINYÓ I CREMALLERA (CIRCULAR A RECTILINI)
TRANSFORMACIÓ DE MOVIMENT

• El gir d'un caragol al voltant del seu eix produeix un moviment rectilini d'avanç, que
l'apropa o el separa de la femella, fixa.
• Alternativament, una femella mòbil pot desplaçar-se de la mateixa manera al llarg
d'un cargol o fusell.
• El mecanisme és capaç d'exercir grans pressions en el sentit d'avanç del cargol. És per
això que s'utilitza, per exemple, per construir cargols de banc. Hi ha diferents tipus de
cargols i femelles. Un paràmetre característic és el nombre d'entrades o filets (hèlices
independents) del cargol. En cargols d'una sola entrada, el pas de rosca del cargol
coincideix amb l'avanç del cargol produït quan fa un gir de 360º al voltant del seu eix.
Per tant, les velocitats compleixen la relació 54
CARAGOL-FEMELLA (CIRCULAR A RECTILINI)

• És un mecanisme format per dues
barres articulades, de manera que
una GIRA (maneta o cigonyal) i
l'altra es DESPLAÇA (biela).
• Aquest mecanisme transforma el
moviment rectilini en circular i a
l’inrevés, però tenint en compte que
el moviment rectilini ALTERNATIU o
DE VAIVÉ.
• En l’altre extrem de la biela es fixa a
una altra peça, el pistó o èmbol,
que llisca dins d’una guia o un
cilindre. En girar el cigonyal a través
de la biela el pistó es mou
alternativament amunt i avall.
• Movent alternativament endavant i
endarrere el pistó també
s’aconsegueix fer girar el cigonyal. 55
BIELA I MANOVELLA (RECTILINI A CIRCULAR)

• El pistó té un moviment rectilini alternatiu. Quan es troba en la posició més
allunyada del centre de gir del cigonyal es diu que es troba en el punt mort
superior (PMS) i, en aquest moment, inverteix el seu moviment i comença a
recular. Quan es troba en la posició més propera del centre de gir del
cigonyal es diu que es troba en el punt mort inferior (PMI) i, en aquest
moment, deixa de recular i comença a avançar.
• La distància que hi ha entre el PMS i el PMI rep el nom de carrera, i
correspon al diàmetre de la circumferència de gir del cigonyal.
56
BIELA I MANOVELLA (RECTILINI A CIRCULAR)

• La lleva consisteix en un disc amb un perfil de forma variable sobre el qual es recolza el
seguidor que descriu un moviment alternatiu rectilini.
• La lleva en girar desplaça un seguidor (bareta) de dalt i a baix, transformant el moviment giratori
en un desplaçament lineal alternatiu.
• En contacte amb la lleva hi ha un operador mòbil (seguidor de lleva) destinat a seguir les
variacions del perfil de la lleva quan aquesta gira.
• La lleva va solidària amb un eix que li transmet el moviment. En moltes aplicacions es munten
diverses lleves sobre le mateix eix o arbre (arbre de lleves).
• Un exemple d'aquesta aplicació són les obertures i tancaments de les vàlvules del motor del
cotxe.
57
LLEVA (CIRCULAR A LINEAL)

Diferents tipus de LLEVES
Diferents tipus de SEGUIDORS
TIPUS DE LLEVES I SEGUIDORS

• L’excèntrica és una peça que pot tenir formes molt variades. Generalment és un disc o un
cilindre en què l’eix de gir no coincideix amb el centre geomètric de la peça.
• L'excèntrica és un disc que té una barra rígida unida en un punt de la seva àrea pròxim al
perímetre. Converteix el moviment circular en alternatiu i viceversa. Funciona igual que el
sistema Biela-manovella
• La distància entre el centre geomètric de l’excèntrica i el seu eix de gir s’anomena
excentricitat.
• Són mecanismes que gairebé sempre transformen el moviment circular en moviment rectilini
alternatiu (ja que l’eix receptor del moviment no està centrat respecte de la peça).
• No poden fer la conversió inversa.
59
EXCÈNTRICA (CIRCULAR A LINEAL )

L’arbre és una peça, generalment cilíndrica, capaç de
transmetre un moviment circular i, per tant, també un
moment o parell motor.
L’eix és una peça, que generalment també sol ser
cilíndrica, sobre la qual giren unes altres peces d’un
conjunt mecànic.
MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DIRECTA
a) Arbre de transmissió: està sotmès
a torsió;
b) Eix: només suporta el pes de les
politges.
La diferència entre l’arbre i l’eix és, per tant, que el primer
transmet un moment torçor o parell motor i està sotmès
bàsicament a un esforç de torsió, mentre que l’eix no transmet
moment i només serveix de suport.
Per exemple, el palier o semieix d’un automòbil és un arbre que
transmet el moviment des del diferencial fins a les rodes
motrius, mentre que les rodes estan muntades sobre un eix que
fa de suport.
Tanmateix, hi ha vegades que un arbre fa les dues funcions
alhora

Acoblaments
Acoblament flexible Acoblament rígid
Acoblament mòbil
Junta de Cardan o junta universal
Acoblament amb
disc de fricció
ALTRES MECANISMES DE TRANSMISSIÓ DIRECTA

El mecanisme de quatre barres articulades és un dispositiu molt simple format
per quatre barres unides entre si amb articulacions. Si les barres unides a
l’estructura giren completament s’anomenen manetes, i si només oscil·len
s’anomenen balancins.
Quatre barres articulades
El mecanisme de biela infinita o jou escocès
transforma el moviment circular en moviment
rectilini, i viceversa.
Jou escocès
MECANISMES ARTICULATS

Les rosques poden servir com a mecanisme de transmissió de moviment.
La velocitat de desplaçament (v) depèn del pas de la rosca (p), del
nombre de filets i de la velocitat angular (ω).
MITJANÇANT ROSQUES

MECANISMES DE REGULACIÓ
REGULADOR CENTRÍFUG O DE WAT
• Aquest tipus de mecanismes es valen
d’algun efecte físic per regular alguna
variable de la màquina.
• El més conegut és el regulador
centrífug de Watt (o regulador de
boles).
S’utilitza en les
màquines de vapor per
regular l’accés del vapor
al cilindre. La VELOCITAT
DE GIR DEL MECANISME
fa augmentar o
disminuir la força
centrífuga, per tant, fa
pujar o baixar les boles
connectades a la vàlvula
de la canonada
d’admissió

MECANISMES INTERMITENTS
CREU DE MALTA
El més conegut és l’anomenat creu de Malta
també conegut com mecanisme de Ginebra.
Consta d’una maneta que gira i d’una roda
conduïda. Cada vegada que la maneta dóna
una volta, la part conduïda avança una
posició i s’atura

MECANISMES INTERMITENTS
CARRACA DE CADELL
Un altre mecanisme intermitent és el de
carraca, utilitzat en màquines en les quals
es necessita fer avançar una roda o un eix
mitjançant moviments curts i
intermitents, només en un sentit del
moviment (si s’inverteix el sentit de gir no
hi haurà moviment).
Aplicacions: al pinyó de la roda del
darrera de les bicicletes i a eines de
cargolar.

Càlcul de velocitats i relacions de transmissió
Els trens de mecanismes són combinacions de mecanismes que funcionen de
manera que l’element que és impulsat per un mecanisme impulsa el següent.
La relació de transmissió (i) és la relació que hi ha entre la velocitat angular de
l’eix receptor respecte de l’eix motor.
TREN DE MECANISMES

Canvi de marxes en bicicletes
Vistes d’un con de politges
Canvi de marxes als automòbils i en
altres màquines
Reductors
Els reductors o caixes reductores són uns trens de mecanismes que
serveixen per reduir la velocitat angular de manera notable i,
consegüentment, augmentar-ne el parell entre un o dos arbres.
CAIXES DE CANVI DE MARXES I REDUCTOR

Els inversors de gir són mecanismes molt importants en tota mena de
màquines que funcionen en dos sentits, sobretot les que duen motor
d’explosió, en què només es pot invertir el sentit de gir mitjançant sistemes
mecànics, com ara en els automòbils.
INVERSORS DE GIR

MECANISMES BASATS EN EL FREC
• Els embragatges i els frens són mecanismes que serveixen l’un
per comunicar el moviment i l’altre per aturar-lo.
• La majoria de màquines, especialment en el camp de
l’automoció, duen aquests tipus de mecanismes

EMBRAGATGES
• Un embragatge és un mecanisme que permet connectar i desconnectar a
voluntat o automàticament un dispositiu, normalment un arbre,
conductor o motriu, amb un altre que és el conduït.
• Els embragatges més coneguts són els que duen els vehicles automòbils.
• Hi ha diferents tipus d’embragatges, però els més coneguts són els de
fricció, els de dents i els hidràulics

Embragatge de disc d’un cotxe
EMBRAGATGES
Un embragatge és un mecanisme que permet connectar i
desconnectar, a voluntat o automàticament, un dispositiu, normalment
un arbre, conductor o motriu, amb un altre que és el conduït.

Transmeten el moviment a través d’una superfície que per forces de
fricció connecta el dispositiu motriu amb el conduït. Segons sigui la
superfície pot ser de disc o cònics.
Els més usats en automòbils són els embragatges de disc.
EMBRAGATGE DE DISC

EMBRAGATGES DE DENTS
En aquest tipus d’embragatge la connexió es fa a través de rodes dentades
encarades frontalment, i la connexió és brusca, per la qual cosa el seu ús queda
restringit a màquines on la velocitat angular i les inèrcies no siguin gaire grans i
puguin ser perjudicials. Tanmateix, són els que poden transmetre esforços més
grans.

En aquests la transmissió del moviment es fa a través
d’un líquid, normalment oli.
Dins d’un càrter ple d’oli hi ha
una roda turbina connectada a
l’arbre motriu i una altra
connectada a l’arbre conduït. La
turbina connectada a l’arbre
conductor actua com una
bomba impulsant l’oli cap a les
pales de la turbina de l’arbre
conduït. A partir d’una certa
velocitat angular es genera un
moment prou gran a les pales
de la turbina solidària amb
l’arbre conduït que és
arrossegat i gira.
EMBRAGATGES HIDRÀULICS

En aquests la transmissió del moviment es fa a través
d’un líquid, normalment oli.
EMBRAGATGES HIDRÀULICS
Principi de funcionament
dels embragatges
hidràulics

EMBRAGATGES CENTRÍGUGS
• Molt habituals en ciclomotors i
altres màquines.
• L’arbre motriu duu unes masses
connectades i retingudes amb
unes molles. Quan augmenta la
seva velocitat angular a causa
de la força centrífuga, les masses
vencen la resistència de la molla
separant-se i connectant-se a
través d’unes superfícies de
fricció amb un tambor connectat
a l’arbre conduït .

FRENS
PER FREGAMENT
Els frens són dispositius que permeten desaccelerar i, per tant, reduir
fins a aturar-lo, un mecanisme o una màquina.
 Frens mecànics
 Frens elèctrics.
 Frens de cinta.
 Frens de sabates o de tambor.
 Frens de disc.
Dispositius
de frenada
• Aquest dispositiu es pot trobar en la majoria dels mecanismes i màquines.
• Els més comuns són els frens de fregament. En aquest tipus de frens, l'energia es
transforma en calor mitjançant el fregament amb lliscament entre dues superfícies,
una de les quals sol ser metàl·lica i l’altra, d'un material específic anomenat
genèricament material de fricció.
• La calor generada pel fregament s'ha de dissipar en l'ambient amb relativa rapidesa
per tal d'evitar que la temperatura dels materials superi els valors admissibles.
• Els frens de fregament es poden classificar en dues grans categories: els de disc i els
de tambor

FRENS PER FREGAMENT
DE DISC
Elements:
• Disc: peca que gira amb l'arbre
o eix que es vol alentir. Sobre la
seva superfície interacciona el
material de fricció que es troba
en les pastilles.
• Pastilles: elements compostos
pel material de fricció i el seu
suport, que normalment és una
placa d'acer.
• Pinça: dispositiu encarregat de
guiar i accionar les pastilles
perquè entrin en contacte amb
el disc o perquè se'n separin.

FRENS PER FREGAMENT
DE TAMBOR O DE SABATES
Elements:
• Tambor de fre: superfície metàl·lica cilíndrica, solidària a l'arbre o eix,
sobre la qual actua l'element de fricció que causarà la frenada.
• Sabates: elements de fricció que actuen sobre el tambor perquè
freni. Estan formats per un suport metàl·lic.
• Dispositiu de guiatge: mecanisme que permet aproximar les sabates
a la superfície del tambor.

▪ Per frenar grans càrregues durant temps prolongats
(camions, autocars o qualsevol altre vehicle pesant)
▪ Per evitar l’escalfament perillós d’altres tipus de
dispositius del fre.
FRENS ELÈCTRICS O
ELECTROMAGNÈTICS

• Es col·loca un disc metàl·lic (de coure o d'alumini) a l'arbre de transmissió del
vehicle que cal frenar.
• Davant del disc se situen electroimants, que quan es connecten generen un
potent camp magnètic que indueix corrents paràsits al disc en moviment
davant seu.
• Aquest fet provoca una forta atracció entre el disc i els electroimants que
estan fixos, la qual cosa obliga el disc a reduir la seva velocitat i, per tant, la
velocitat del vehicle, ja que està connectat a la seva transmissió.
FRENS ELECTROMAGNÈTICS

ACCIONAMENT DE FRENS
Per a aconseguir d'apropar les pastilles de frens de manera que puguin
friccionar sobre el tambor o el disc, respectivament, s'utilitzen diversos
sistemes, entre els quals destaquen: l'accionament mecànic, l’hidràulic i el
pneumàtic.

4.4.1.- Accionament mecànic
▪ Típicament és el que s'empra en les bicicletes.
▪ Les sabates s'apropen a la llanta per mitjà d'un cable.
MECÀNIC

Funcionament:
▪ En pitjar el pedal de fre, l’èmbol del cilindre mestre
empeny el líquid a través dels conductes.
▪ Aquest líquid arriba al cos de bomba i impulsa els
pistons.
▪ L’acció dels pistons venç la resistència del ressort i fa
que les pastilles friccionin sobre el tambor i en
produeixin la frenada.
▪ Quan cessa l'acció sobre el pedal, el ressort separa de
nou les pastilles el líquid retrocedeix
▪ Aquest mecanisme s'empra en l'accionament dels frens
de molts automòbils. El líquid que s'utilitza és un oli
especial anomenat líquid de frens
Fre de sabates hidràulic, amb pedal

PNEUMÀTIC
En els vehicles grans, la utilització de l'accionament mecànic o de
l’hidràulic requeriria una gran forca d'aplicació. Per a evitar
aquest inconvenient, s'utilitza l'accionament mitjançant aire
comprimit o accionament pneumàtic.

• L’aire procedent de l’exterior és aspirat
pel compressor a través del filtre.
• Aquest aire es comprimeix i s'envia a un
dipòsit, on s'emmagatzema a una
determinada pressió, que es mesura per
mitjà d'un manòmetre. Quan la pressió
excedeix el valor permès, s'obre la vàlvula
d'escapament i l'aire en excés surt a
l'exterior.
• Quan es pitja el fre, s'obre la vàlvula
d'admissió, amb la qual cosa es permet el
pas de l’aire del dipòsit al cilindre. L’aire a
pressió empeny l’èmbol, el qual actua
sobre les pastilles perquè friccionin sobre
el tambor i se'n produeixi la frenada.
• Quan es deixa de pitjar el fre, la vàlvula
d'admissió talla el pas de l'aire i les
sabates retornen a la posició inicial.
FUNCIONAMENT DE FRENS
PNEUMÀTICS

90
PER SABER-NE MÉS!
http://www.xtec.cat/~jrosell3/engranatges/queson.htm

MOLTES GRÀCIES
PER LA VOSTRA
ATENCIÓ!

MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT

Similar to MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT (20)

More from Lasilviatecno

More from Lasilviatecno (20)

MECANISMES I CINEMÀTICA 1r DE BATXILLERAT