Mecanismes

Es denomina mecanisme de transmissió mecànica a un mecanisme encarregat de transmetre potència entre dos o més elements dins d’una màquina. En la major part del casos es fa amb elements que giren.

Les transmissions poden canviar la velocitat de rotació des d’un eix d’entrada a un de sortida. Es fan servir en els vehicles, en els motors-reductors i a moltes màquines més.

Els tipus més importants són:

Arbre i eixos de transmissió

Acoblament rígid Acoblament flexible Acoblament mòbil Cardan o junta universal

Aquests elements de les màquines són una part fonamental de les transmissions mecàniques. Es tracta d’un eix que transmet un esforç motriu i que està sotmès a un esforç de torsió. Un exemple molt conegut són els paliers (semi arbres de transmissió) dels vehicles, que transmeten el parell que genera el motor a les rodes per tal que el vehicle es mogui.

Acoblament rígid	Acoblament flexible
Acoblament mòbil	Cardan o junta universal

Mecanismes articulats

Mecanisme de 4 barres

És el mecanisme format per un suport amb tres barres unides per articulacions planes (A, B, C, D). Veieu l’exemple de moviment del capó del darrera d’un vehicle.

Mecanisme de 4 barres, format per 3 barres i un suport

Exemple de mecanisme de 4 barres amb amortidor.

Mecanisme biela - manovella

El mecanisme de biela-manovella transforma un moviment circular continu en un moviment rectilini alternatiu i a l’inrevés. Es fa servir en premses, bombes per a fluids, màquines d'estampació, etc. Un dels exemples més coneguts és el que es fa servir en els motors de combustió interna dels vehicles.

Mecanisme de Biela manovella

El motor és un exemple del mecanisme de biela manovella

Transmissió per politges i corretja

Constitueix una bona alternativa a les transmissions directes quan els eixos estan separats certa distància, i tenen una transmissió suau en comparació a les transmissions d'engranatges.

Exemples:

Diferents tipus de corretges

Relació de transmissió d’un mecanisme format per 2 politges o rodes de fricció

Els mecanismes de transmissió s'encarreguen de canviar la velocitat de sortida respecte la d’entrada augmentant-la o disminuint-la i aconseguir una determinada velocitat de rotació. És important destacar que quan hi ha una disminució de la velocitat i ha un augment de parell, i a l'inrevés.

Transmissió per rodes de fricció i Politges i corretja

En els mecanismes de transmissió considerarem que la potència d’entrada ha de ser igual a la de sortida, ja que només canviem la velocitat de rotació i el parell. Això, però, a la pràctica no és del tot cert, perquè hi ha fregaments, escalfaments, i per tant pèrdues.

i és la relació de transmissió o relació entre la velocitat angular de sortida ω₂ i la velocitat angular d’entrada ω₁. Com que la i és una divisió de velocitats, no té unitats.

I com que

podem expressar la i com:

En el cas de transmissió per politges i corretja o bé per rodes de fricció, com que el Moment és proporcional al diàmetre de cada roda (ja que M=F·d), podem expressar la fórmula de la i també com a relació entre els seus diàmetres:

D’aquí es poden deduir les següents fórmules útils per als càlculs pràctics.

i = relació de transmissió

ω₁, ω₂= velocitats angulars en rad/s

d₁, d₂= diàmetres de les politges

M₁, M₂= parells en N·m

Transmissió per engranatges

Exemples d'algunes transmissions per engranatges:

Engranatges rectes	Engranatges cònics helicoïdals a 90º
Un engranatge helicoïdal i un de recte	Reductor format per diferents engranatges

Quan es tracta d'engranatges, com que el nombre de dents és proporcional al diàmetre de la roda, també es pot expressar la relació de transmissió com a relació entre els seus nombres de dents:

Transmissió per cadena, plat i pinyó

Quan la força a fer és molt gran i la corretja podria patinar, s'utilitzen rodes dentades acoblades per una cadena. L'exemple més conegut és la bicicleta. La roda dentada motriu, que porta els pedals i és més gran, s'anomena plat. La del darrera s'anomena pinyó.

Mecanismes de plat, cadena i pinyó d'una bicicleta.

El Plat és roda gran dels pedals i el Pinyó roda petita del darrera.

Tot i ser un mecanisme similar al de les politges amb corretja, com que tenim rodes dentades per al càlcul de la relació de transmissió es fa servir el nombre de dents en comptes del diàmetre:

i = relació de transmissió

ω₁, ω₂= velocitat angular en rad/s

Z₁, Z₂ = nombre de dents

M₁,M₂= parell en N·m

D’aquí també es poden deduir les següents fórmules útils per als càlculs pràctics: